KR20060120629A - 노광방법 및 장치, 그리고 디바이스 제조방법 - Google Patents

Abstract

마스크 및 투영광학계 중 적어도 일부의 광학부재를 통과하는 노광광의 광량 분포가 비회전대칭이 되는 경우에, 결상 특성 중 비회전대칭인 성분을 효율적으로 제어하는 노광방법 및 장치이다. 조명광학계로부터의 노광광 (IL) 으로 레티클 (11) 을 조명하고, 레티클 (11) 의 패턴을 투영광학계 (14) 를 통하여 웨이퍼 (18) 상에 투영한다. 노광광 (IL) 에 의해 레티클 (11) 을 X 방향의 다이폴 조명 방식으로 조명할 때, 투영광학계 (14) 의 동공면 근방의 렌즈 (32) 에 대하여 노광광 (IL) 의 조명영역을 거의 90°회전시킨 영역에 비노광광 조사기구 (40) 로부터 노광광 (IL) 과 상이한 파장역의 비노광광 (LB) 을 부분적으로 조사한다.

투영광학계, 광학부재, 결상 특성, 비회전대칭, 수차 변동

Description

노광방법 및 장치, 그리고 디바이스 제조방법 {EXPOSURE METHOD AND APPARATUS, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

기술분야

본 발명은, 예를 들어 반도체소자, 액정표시소자, 또는 박막자기헤드 등의 각종 디바이스를 제조하기 위한 포토리소그래피 공정에서 사용되는 결상 특성의 보정기구를 구비한 노광장치 및 그 노광방법에 관한 것으로, 특히 이른바 다이폴 조명 (2극 조명) 등의 비회전대칭인 조명조건, 또는 소 σ 조명 (小 σ 照明) 등의 반경방향에서 광량 분포가 크게 변화하는 조명조건 하에서 마스크 패턴을 기판 상에 노광할 때 사용하기에 바람직한 것이다.

배경기술

반도체소자 등을 제조할 때, 마스크로서의 레티클의 패턴을 포토레지스트가 도포된 기판으로서의 웨이퍼 (또는 유리플레이트 등) 위의 각 쇼트영역에 전사하기 위해, 스테퍼 등의 투영노광장치가 사용되고 있다. 투영노광장치에서는, 노광광의 조사량이나 주위의 기압변화 등에 따라 투영광학계의 결상 특성이 점차 변화한다. 그래서, 결상 특성을 항상 원하는 상태로 유지하기 위하여, 투영노광장치에는 예를 들어 투영광학계를 구성하는 일부의 광학부재의 위치를 제어함으로써 그 결상 특성을 보정하는 결상 특성 보정기구가 구비되어 있다. 종래의 결상 특성 보정기구에 의해 보정할 수 있는 결상 특성은 왜곡수차나 배율 등의 회전대칭 이 낮은 차수의 성분이다.

이에 반하여 최근의 노광장치에서는, 특정 패턴에 대한 해상도를 높이기 위하여 이른바 윤대 조명이나 4극 조명 (조명광학계의 동공면 (瞳面) 상의 4개의 영역을 2차 광원으로 하는 조명법) 으로 이루어지는, 조명광학계의 동공면 상의 광축을 포함하는 영역을 노광광이 통과하지 않는 조명조건이 사용되는 경우가 있다. 이 경우, 투영광학계 중의 동공면 부근의 광학부재는 거의 중발 (中拔) 상태로 노광광에 조명되게 된다. 또한, 투영광학계를 대형화하지 않고 전사할 수 있는 패턴의 면적을 크게 하기 위해, 최근에는 스캐닝 스테퍼 등의 주사노광형 투영노광장치도 많이 이용되고 있다. 주사노광형의 경우, 레티클은 주사방향을 짧은 변 방향으로 하는 직사각형 조명영역에서 조명되기 때문에, 투영광학계 중의 레티클 및 웨이퍼에 가까운 광학부재는 주로 비회전대칭인 영역이 노광광에 조명되게 된다.

이러한 노광장치에서는, 투영광학계의 결상 특성 중 고차의 구면수차 등의 고차성분의 변동이나 비회전대칭인 수차 변동이 생길 우려가 있다. 그래서, 이러한 변동을 억제하도록 한 투영노광장치가 제안되어 있다 (예를 들어 특허문헌 1, 특허문헌 2 참조).

특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 평10-64790호

특허문헌 2 : 일본 공개특허공보 평10-50585호

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

최근에는, 예를 들어 소정의 라인 앤드 스페이스 패턴을 주로 포함하는 레티클 패턴을 전사하는 경우에, 조명광학계의 동공면 상의 광축을 사이에 둔 2개의 영역만을 2차광원으로 하는 다이폴 조명 (2극 조명) 이 사용되는 경우가 있다. 이 다이폴 조명은 4극 조명에 비하여 광량 분포가 크고 비회전대칭으로 되어 있기 때문에, 투영 이미지에 비회전대칭인 수차 성분인 광축 상에서의 비점수차 (이하 「센터 아스」라 함) 가 발생한다. 또, 다이폴 조명에 의해 센터 아스 이외의 비회전대칭인 수차 변동도 생긴다.

또한 레티클 상의 직사각형 조명영역의 다른 한쪽 단부의 영역만이 노광광으로 조명되는 경우, 투영광학계의 레티클측 및 웨이퍼측의 광학부재에서 노광광의 광량 분포가 더 크게 비회전대칭이 되기 때문에, 비회전대칭인 수차 성분이 많이 발생한다. 마찬가지로, 레티클의 패턴밀도가 특정 영역에서 특히 낮은 경우에도 투영광학계의 레티클측 및 웨이퍼측의 광학부재에서 노광광의 광량 분포가 크게 비회전대칭이 되기 때문에, 비회전대칭인 수차 성분이 발생한다.

그리고 최근에는, 소 σ 조명 (조명광학계의 동공면 상에서 광축 부근의 영역을 2차 광원으로 하는 조명법) 과 같이 반경방향에서 노광광의 광량 분포가 크게 변화하는 조명조건이 사용되는 경우가 있다. 이 경우에도, 예를 들어 고차의 구면수차 변동과 같이 종래의 결상 특성 보정기구에서는 보정이 곤란하였던 결상 특성의 변동이 발생하는 경우가 있기 때문에, 어떠한 대책이 요망되고 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여, 결상 특성을 양호한 상태로 유지할 수 있는 노광기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 마스크 및 투영광학계 중 적어도 일부의 광학부재를 통과하는 노광광의 광량 분포가 비회전대칭이 되거나 또는 반경방향으로 크게 변동하는 경우에, 결상 특성 중 비회전대칭인 성분 또는 고차의 성분을 효율적으로 제어할 수 있는 노광기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 결상 특성의 변동을 억제할 수 있는 노광기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은 이하와 같다. 또, 각 요소에 붙인 괄호 안의 부호는 후술하는 실시형태의 구성에 대응하는 것이지만 그 요소의 예시에 불과하며, 각 요소를 한정할 의도는 없다.

본 발명에 의한 노광방법은, 전사용 패턴이 형성된 제 1 물체 (11) 를 제 1 광빔 (IL) 으로 조명하고, 그 제 1 광빔으로 그 제 1 물체 및 투영광학계 (14) 를 통해 제 2 물체 (18) 를 노광하는 노광방법에 있어서, 그 제 1 물체 및 그 투영광학계의 적어도 일부 (32) 에 그 제 1 광빔과 상이한 파장역의 제 2 광빔 (LBA∼LBH) 을 조사하여 그 투영광학계의 결상 특성을 보정하는 것이다.

이러한 본 발명에 의하면, 투영광학계의 결상 특성을 양호한 상태로 유지하는 것이 가능해진다. 또, 그 제 1 광빔이 예를 들어 다이폴 조명과 같은 비회전대칭인 조명조건, 또는 예를 들어 소 σ 조명과 같은 조명광학계의 동공면 상에서 반경방향으로 광량 분포가 크게 변화하는 조명조건으로 그 제 1 물체를 조명하여, 비회전대칭인 수차 또는 회전대칭인 고차의 수차가 발생하는 경우에도 그 수차 를 효율적으로 제어할 수 있다.

본 발명에 있어서, 그 제 1 광빔에 의해 그 제 1 물체 및 그 투영광학계의 적어도 일부가 비회전대칭인 광량 분포로 조명되고 있는 경우, 그 제 1 광빔의 조명에 의해 발생하는 그 투영광학계의 비회전대칭인 수차를 보정하도록 그 제 2 광빔을 조사하는 것이 바람직하다. 이로써 그 비회전대칭인 수차를 억제할 수 있다.

이 경우, 더 구체적으로, 그 제 1 광빔이, 그 투영광학계의 동공면 부근의 소정 광학부재 (32) 에 대하여 제 1 방향에 거의 대칭인 2개의 영역 (34A) 에 조사되고 있는 것으로 하면, 그 제 2 광빔 (LBC, LBD) 은 그 광학부재에 대하여 그 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향에 거의 대칭인 2개의 영역 (63C, 63D) 에 조사되는 것이 바람직하다. 이로써 그 소정 광학부재는 거의 회전대칭인 광량 분포 (또는 열량 분포) 로 조명되기 때문에, 비회전대칭인 수차는 억제된다.

단, 그 제 1 광빔에 의해 비회전대칭인 광량 분포로 조명되는 광학부재와, 그 제 2 광빔이 조사되는 광학부재는 서로 상이한 것이어도 된다. 또, 그 제 2 광빔의 조사에 의해, 비회전대칭인 수차를 회전대칭의 수차로 변환해도 된다. 그리고, 그 제 2 광빔의 조사에 의해 발생하는 그 투영광학계의 회전대칭인 수차를 보정하는 것이 바람직하다. 통상의 회전대칭인 수차는 용이하게 보정할 수 있기 때문에, 결상 특성의 변동을 용이하게 억제할 수 있다.

또한 그 제 1 광빔의 조사량에 따라 그 제 2 광빔을 조사하도록 해도 된다. 이것은 제어가 용이하다. 그리고, 그 제 1 광빔의 조사량에 기초하여 비회전대 칭인 수차의 발생량을 계산하고, 그 계산결과에 기초하여 그 제 2 광빔을 조사해도 된다. 또, 그 제 1 및 제 2 광빔이 각각 펄스광일 때, 그 제 1 광빔의 발광 타이밍에 동기하여 그 제 2 광빔을 조사해도 된다.

또 그 제 1 광빔의 조사에 의해 발생하는 비회전대칭인 수차의 변화를 상쇄하도록 그 제 2 광빔을 조사해도 된다.

또 그 제 1 광빔의 조명에 의한 그 제 1 물체 및 그 투영광학계의 적어도 일부 부재의 온도변화를 모니터하고, 그 모니터 결과에 기초하여 그 제 2 광빔을 조사해도 된다. 이로써도 간단한 제어로 비회전대칭인 수차 등을 보정할 수 있다.

또한, 그 투영광학계의 비회전대칭인 수차를 계측하고, 그 계측결과에 기초하여 그 제 2 광빔을 조사해도 된다.

또, 그 제 1 광빔에 의한 조명조건을 전환하였을 때 발생하고 있는 비회전대칭인 수차를 상쇄하도록 그 제 2 광빔을 조사해도 된다.

또 그 제 2 광빔을 조사해도, 비회전대칭인 수차가 잔존하였을 때 더 고정밀도인 노광이 요구되는 방향의 수차에 맞추어 노광조건을 조정하는 것이 바람직하다. 예를 들어 고정밀도인 노광이 요구되는 패턴에 맞추어 노광조건을 조정함으로써 잔존수차의 영향을 경감시킬 수 있다.

또 그 제 2 광빔이 조사되는 부분 직전에서 그 제 2 광빔의 광량을 모니터하고, 그 모니터 결과에 기초하여 그 제 2 광빔의 조사량을 제어하는 것이 바람직하다. 이로써 그 제 2 광빔의 조사량을 더욱 고정밀도로 제어할 수 있다.

또한 본 발명에 있어서, 그 투영광학계 주위의 기압 또는 온도의 변동으로 발생하는 비회전대칭인 수차를 상쇄하도록, 그 투영광학계의 조정으로 잔류한 정적인 비회전대칭인 수차를 상쇄하도록, 또는 그 제 1 물체의 패턴의 밀도분포로 발생하는 비회전대칭인 수차를 상쇄하도록 각각 그 제 2 광빔을 조사해도 된다.

또한 그 제 1 광빔에 의한 조명이 행해지지 않는 기간에, 그 제 2 광빔의 조사를 정지하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 있어서, 일례로서 그 제 2 광빔은 소정 광학부재에 조사되고, 그 광학부재에 의해 90% 이상의 에너지가 흡수된다. 이로써 그 소정 광학부재만 효율적으로 가열할 수 있다. 그리고, 그 제 2 광빔으로는 일례로서 탄산 가스 레이저광을 사용할 수 있다.

다음으로, 본 발명에 의한 디바이스 제조방법은 본 발명의 노광방법을 사용하여 디바이스의 패턴 (11) 을 물체 (18) 상에 전사하는 공정을 포함하는 것이다. 본 발명의 적용에 의해 디바이스의 미세한 패턴을 작은 수차로 고정밀도로 전사할 수 있기 때문에, 고집적도의 디바이스를 고정밀도로 제조할 수 있다.

다음으로, 본 발명에 의한 노광장치는, 제 1 광빔 (IL) 으로 전사용 패턴이 형성된 제 1 물체 (11) 를 조명하고, 그 제 1 광빔으로 그 제 1 물체 및 투영광학계 (14) 를 통해 제 2 물체 (18) 를 노광하는 노광장치에 있어서, 그 제 1 물체 및 그 투영광학계의 적어도 일부 (32) 에 그 제 1 광빔과 상이한 파장역의 제 2 광빔 (LBA∼LBH) 을 조사하는 조사기구 (40) 를 갖는 것이다.

이러한 본 발명에 의하면, 투영광학계의 결상 특성을 양호한 상태로 유지하 는 것이 가능해진다. 또, 그 제 1 광빔의 조사에 의해 예를 들어 비회전대칭인 수차 또는 회전대칭인 고차의 수차가 발생하는 경우에도 그 수차를 효율적으로 제어할 수 있다.

또한 본 발명에 있어서, 그 제 1 광빔에 의해 그 제 1 물체 및 그 투영광학계의 적어도 일부가 비회전대칭인 광량 분포로 조명될 때, 그 제 1 광빔의 조명에 의해 발생하는 그 투영광학계의 비회전대칭인 수차를 보정하도록 그 조사기구를 개재하여 그 제 2 광빔을 조사하는 제어장치 (24, 41B) 를 추가로 갖는 것이 바람직하다.

또한 그 제 1 광빔은, 그 투영광학계의 동공면 부근의 소정 광학부재 (32) 에 대하여 제 1 방향에 거의 대칭인 2개의 영역 (34A) 에 조사될 때, 그 조사기구는 그 광학부재의 그 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향에 거의 대칭인 2개의 영역 (63C, 63D) 에 그 제 2 광빔 (LBC, LBD) 을 조사하는 것이 바람직하다.

또 그 투영광학계의 회전대칭인 수차를 보정하기 위한 수차보정기구 (16) 를 추가로 구비하고, 그 제어장치는, 그 조사기구 및 그 수차보정기구의 동작을 제어하여 그 투영광학계의 수차를 보정하는 것이 바람직하다. 이로써 비회전대칭인 수차 및 회전대칭인 수차 양쪽을 보정할 수 있다.

또한 그 제 1 광빔의 조사량을 모니터하는 제 1 광전센서 (6, 7) 를 추가로 구비하고, 그 제어장치는 그 제 1 광전센서의 검출결과에 기초하여 그 조사기구를 개재하여 그 제 2 광빔의 조사량을 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 그 제 1 물체 및 그 투영광학계의 적어도 일부 부재의 온도를 계측하 는 온도센서를 추가로 구비하고, 그 제어장치는, 그 온도센서의 검출결과에 기초하여 그 조사기구를 개재하여 그 제 2 광빔을 조사하는 것이 바람직하다.

또, 그 제 2 광빔이 조사되는 부분 직전에서 그 제 2 광빔의 광량을 모니터하는 제 2 광전센서 (52A∼52H) 를 추가로 구비하고, 그 제어장치는, 그 제 2 광전센서의 검출결과에 기초하여 그 제 2 광빔의 조사량을 제어하는 것이 바람직하다.

또, 그 투영광학계 주위의 기압 및 온도를 포함하는 환경조건을 계측하는 환경센서 (23) 를 추가로 구비하고, 그 환경센서의 계측결과에 기초하여 그 제 2 광빔을 조사해도 된다.

또한 그 제 1 광빔에 의한 조명이 행해지지 않는 기간에, 그 제 2 광빔의 조사를 정지하는 판정장치 (24) 를 구비하는 것이 바람직하다.

또, 그 투영광학계를 유지하는 경통은 그 제 2 광빔을 유도하기 위한 개구부 (14Fa, 14Fb) 를 구비하는 것이 바람직하다. 그리고 그 경통은, 그 경통을 지지하기 위한 플랜지부 (14F) 를 갖고, 그 개구부는 그 플랜지부 또는 그 근방에 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 그 제 2 광빔으로는, 예를 들어 탄산 가스 레이저광을 사용할 수 있다.

또한 본 발명에 의한 다른 디바이스 제조방법은, 본 발명의 노광장치를 사용하여 디바이스의 패턴 (11) 을 물체 (18) 상에 전사하는 공정을 포함하는 것이다.

발명의 효과

본 발명에 의하면, 결상 특성을 양호한 상태로 유지할 수 있다. 또, 제 1 물체 (마스크) 및 투영광학계 중 적어도 일부의 광학부재를 통과하는 제 1 광빔 (노광광) 의 광량 분포가 비회전대칭이 되거나 또는 반경방향으로 크게 변화하는 경우에도, 결상 특성 중 비회전대칭인 성분 또는 고차의 성분을 효율적으로 억제할 수 있다.

또한 본 발명의 디바이스 제조방법에 의하면, 고집적도의 디바이스를 높은 스루풋으로 제조할 수 있다. 예를 들어 다이폴 조명이나 소 σ 조명 등을 사용하더라도 결상 특성을 항상 양호한 상태로 유지할 수 있기 때문에, 고집적도의 디바이스를 높은 스루풋으로 제조할 수 있다.

도면의 간단한 설명

도 1 은 본 발명의 실시형태의 일례인 투영노광장치의 개략 구성을 나타내는 일부를 절결한 도면이다.

도 2 는 도 1 중 결상 특성 보정기구 (16) 의 구성예를 나타내는 일부를 절결한 도면이다.

도 3(a) 는 X 방향의 L&S 패턴을 나타내는 도면, 도 3(b) 는 X 방향의 다이폴 조명시 투영광학계의 동공면 상에서의 광량 분포를 나타내는 도면이다.

도 4(a) 는 Y 방향의 L&S 패턴을 나타내는 도면, 도 4(b) 는 Y 방향의 다이폴 조명시 투영광학계의 동공면 상에서의 광량 분포를 나타내는 도면이다.

도 5 는 X 방향의 다이폴 조명시의 렌즈의 온도 분포를 나타내는 도면이다.

도 6 은 Y 방향의 다이폴 조명시의 렌즈의 온도 분포를 나타내는 도면이다.

도 7 은 X 방향의 다이폴 조명시의 렌즈의 형상변화를 나타내는 X 축을 따른 측면도이다.

도 8 은 X 방향의 다이폴 조명시의 렌즈의 형상변화를 나타내는 Y 축을 따른 측면도이다.

도 9 는 투영광학계 (14) 의 센터 아스의 설명도이다.

도 10 은 레티클 상에 혼재하는 X 방향 및 Y 방향의 L&S 패턴의 일례를 나타내는 확대평면도이다.

도 11 은 도 1 중의 비노광광 조사기구 (40) 의 구성예를 나타내는 일부를 절결한 평면도이다.

도 12(a) 는 도 11 의 비노광광 조사기구 (40) 의 투영광학계 (14) 내의 구성을 나타내는 일부를 절결한 정면도, 도 12(b) 는 도 12(a) 의 변형예를 나타내는 도면이다.

도 13 은 X 방향의 다이폴 조명시의 센터 아스의 경시 변화의 일례를 나타내는 도면이다.

도 14 는 본 발명의 실시형태의 일례에서의, X 방향의 다이폴 조명시의 렌즈에 대한 노광광 및 비노광광의 조사영역을 나타내는 평면도이다.

도 15 는 도 14 의 렌즈의 온도상승에 의한 형상변화를 나타내는 단면도이다.

도 16 은 소 σ 조명시 투영광학계의 동공면에서의 광량 분포의 일례를 나타내는 도면이다.

도 17 은 본 발명의 실시형태의 일례에서의, 소 σ 조명시의 렌즈에 대한 노광광 및 비노광광의 조사영역을 나타내는 평면도이다.

도 18 은 시야 조리개의 개구의 단부영역만 사용하는 경우의 개구를 나타내는 도면이다.

도 19 는 도 18 의 개구를 사용하여 조명하는 경우의 투영광학계 내의 레티클에 가까운 렌즈의 노광광의 조명영역을 나타내는 평면도이다.

도 20 은 도 19 의 렌즈의 온도상승에 의한 형상변화를 나타내는 단면도이다.

도 21 은 본 발명의 실시형태의 일례에서, 도 18 의 개구를 사용하여 조명하는 경우의 렌즈 상의 비노광광의 조사영역을 나타내는 평면도이다.

도 22 는 도 21 의 렌즈의 온도상승에 의한 형상변화를 나타내는 단면도이다.

도 23 은 본 발명의 실시형태의 일례에서, 비노광광의 조사동작의 일례를 나타내는 플로차트이다.

도 24 는 센터 아스 및 비노광광의 조사량의 변화의 일례를 나타내는 도면이다.

도 25 는 본 발명의 실시형태의 일례에서, 비노광광의 조사동작의 다른 예를 나타내는 플로차트이다.

도 26 은 본 발명의 실시형태의 일례에서의, 비노광광의 조사동작의 또 다른 예를 나타내는 플로차트이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태의 일례에 대하여 도면을 참조하여 설명 한다. 본 예는 스텝 앤드 스캔 방식으로 이루어지는 주사노광형 투영노광장치에 본 발명을 적용한 것이다.

도 1 은 본 예의 투영노광장치의 개략 구성을 나타내고, 이 도 1 에서 노광광원 (1) 으로는 KrF 엑시머레이저 광원 (파장 247㎚) 이 사용되고 있다. 또, 노광광원으로는 ArF 엑시머레이저 광원 (파장 193㎚), F₂ 레이저 광원 (파장 157㎚), Kr₂ 레이저 광원 (파장 146㎚), Ar₂ 레이저 광원 (파장 126㎚) 등의 자외 레이저 광원, YAG 레이저의 고조파발생광원, 고체 레이저 (반도체 레이저 등) 의 고조파발생장치 또는 수은램프 (i 선 등) 등도 사용할 수 있다.

노광시에 노광광원 (1) 으로부터 펄스 발광된 제 1 광빔 (노광빔) 으로서의 노광광 (IL) 은, 도시하지 않은 빔정형광학계 등을 거쳐 단면형상이 소정 형상으로 정형되고, 옵티컬 인터그레이터 (유니포마이저 또는 호모게나이저) 로서의 제 1 플라이 아이 렌즈 (2) 에 입사하여 조도분포가 균일화된다. 그리고, 제 1 플라이 아이 렌즈 (2) 에서 사출된 노광광 (IL) 은, 도시하지 않은 릴레이 렌즈 및 진동 미러 (3) 를 거쳐 옵티컬 인터그레이터로서의 제 2 플라이 아이 렌즈 (4) 에 입사하여 조도분포가 더욱 균일화된다. 진동 미러 (3) 는 레이저광인 노광광 (IL) 의 스페클의 저감 및 플라이 아이 렌즈에 의한 간섭 줄무늬의 저감을 위해 사용된다. 또, 플라이 아이 렌즈 (2, 4) 대신에 회절광학소자 (DOE : Diffractive Optical Element) 나 내면반사형 인터그레이터 (로드렌즈 등) 등을 사용할 수도 있다.

제 2 플라이 아이 렌즈 (4) 의 사출측 초점면 (조명광학계 (ILS) 의 동공면) 에는 노광광의 광량 분포 (2차 광원) 를 작은 원형 (소 σ 조명), 통상의 원형, 복수의 편심영역 (2극 및 4극 조명) 및 윤대형 등 중 어느 하나로 설정하여 조명조건을 결정하기 위한 조명계 개구 조리개 부재 (25) 가 구동모터 (25a) 에 의해 회전이 자유롭게 배치되어 있다. 장치 전체의 동작을 통괄 제어하는 컴퓨터로 이루어지는 주제어계 (24) 가 구동모터 (25a) 를 통하여 조명계 개구 조리개 부재 (25) 의 회전각을 제어함으로써 조명조건을 설정한다. 도 1 의 상태에서는, 조명계 개구 조리개 부재 (25) 의 복수의 개구 조리개 (σ 조리개) 중 광축을 중심으로 하여 대칭으로 2개의 원형개구가 형성된 제 1 다이폴 조명 (2극 조명) 용 개구 조리개 (26A) 및 이 개구 조리개 (26A) 를 90° 회전한 형상의 제 2 다이폴 조명용 개구 조리개 (26B) 가 나타나 있다. 그리고 제 2 플라이 아이 렌즈 (4) 의 사출측 초점면에는 제 1 다이폴 조명용 개구 조리개 (26A) 가 설치되어 있다.

또 본 예에서는, 조명계 개구 조리개 부재 (25) 를 사용하여 조명광학계 (ILS) 의 동공면에서의 광량 분포를 조정하고 있지만, 미국특허 6,563,567 에 개시되어 있는 것 같은 다른 광학계를 사용하여 조명광학계 (ILS) 의 동공면에서의 광량 분포를 조정해도 된다. 또, 본 국제출원에서 지정 또는 선택된 나라의 법령이 허용하는 한에서 그들의 개시를 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.

조명계 개구 조리개 부재 (25) 중 개구 조리개 (26A) 를 통과한 노광광 (IL) 은 반사율이 작은 빔스플리터 (5) 에 입사하고, 빔스플리터 (5) 에서 반사된 노광광은 집광렌즈 (도시생략) 를 통하여 제 1 광전센서로서의 인터그레이터 센서 (6) 에 수광된다. 인터그레이터 센서 (6) 의 검출신호는 주제어계 (24) 중 노광량 제어부 및 결상 특성 연산부에 공급되고, 그 노광량 제어부는 그 검출신호와 미리 계측되어 있는 빔스플리터 (5) 로부터 기판으로서의 웨이퍼 (18) 까지의 광학계의 투과율을 사용하여 웨이퍼 (14) 상에서의 노광 에너지를 간접적으로 산출한다. 그 노광량 제어부는, 웨이퍼 (14) 상에서의 적산 노광 에너지가 목표범위 내에 있도록 노광광원 (1) 의 출력을 제어함과 함께, 필요에 따라 도시하지 않은 감광 기구를 사용하여 노광광 (IL) 의 펄스에너지를 단계적으로 제어한다.

그리고, 빔스플리터 (5) 를 투과한 노광광 (IL) 은 도시하지 않은 릴레이 렌즈를 거쳐 시야 조리개 (8) 의 개구 상에 입사한다. 시야 조리개 (8) 는, 실제로는 고정 시야 조리개 (고정 블라인드) 및 가동 시야 조리개 (가동 블라인드) 로 구성되어 있다. 후자의 가동 시야 조리개는 마스크로서의 레티클 (11) 의 패턴면 (레티클면) 과 거의 공액인 면에 배치되고, 전자의 고정 시야 조리개는 그 레티클면과의 공액면에서 약간 디포커스된 면에 배치되어 있다. 고정 시야 조리개는 레티클 (11) 상의 조명영역의 형상을 규정하기 위해 사용된다. 가동 시야 조리개는 노광대상의 각 쇼트영역에 대한 주사노광의 개시시 및 종료시에 불필요한 부분에 노광되지 않도록 그 조명영역을 주사방향으로 닫기 위해 사용된다. 가동 시야 조리개는 또한 필요에 따라 조명영역의 비주사방향의 중심 및 폭을 규정하기 위해서도 사용된다.

시야 조리개 (8) 의 개구를 통과한 노광광 (IL) 은, 도시하지 않은 콘덴서 렌즈, 광로 절곡용 미러 (9) 및 콘덴서 렌즈 (10) 를 거쳐 마스크로서의 레티클 (11) 의 패턴면 (하면) 의 조명영역을 균일한 조도분포로 조명한다. 시야 조리개 (8 ; 여기에서는 고정 시야 조리개) 의 개구의 일반적인 형상은, 도 18 의 개구 (8a) 로 나타내는 바와 같이 종횡비가 1 : 3 내지 1 : 4 정도의 직사각형이다. 그리고, 그 개구 (8a) 와 거의 공액인 레티클 (11) 상의 조명영역의 일반적인 형상도 도 19 의 조명영역 (8aR) 으로 나타내는 바와 같이 직사각형이다.

도 1 로 되돌아가, 노광광 (IL) 하에서 레티클 (11) 의 조명영역 내의 패턴은 양측 텔레센트릭 투영광학계 (14) 를 개재하여 투영배율 β (β 는 1/4, 1/5 등) 로, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼 (18) 상의 하나의 쇼트영역 상의 노광영역에 투영된다. 그 노광영역은 투영광학계 (14) 에 관하여 레티클 (11) 상의 조명영역과 공액인 직사각형 영역이다. 레티클 (11) 및 웨이퍼 (18) 는 각각 본 발명의 제 1 물체 및 제 2 물체에 대응하고 있다. 웨이퍼 (18) 는, 예를 들어 반도체 (규소 등) 또는 SOI (silicon on insulator) 등의 지름이 200∼300㎜ 정도인 원판상의 기판이다.

노광광 (IL) 의 일부는 웨이퍼 (18) 로 반사되고, 그 반사광은 투영광학계 (14), 레티클 (11), 콘덴서 렌즈 (10), 미러 (9) 및 시야 조리개 (8) 를 거쳐 빔스플리터 (5) 로 되돌아가고, 빔스플리터 (5) 로 더욱 반사된 광이 집광렌즈 (도시생략) 를 개재하여 제 1 광전센서로서의 반사량 센서 (반사율 모니터 ; 7) 에서 수광된다. 반사량 센서 (7) 의 검출신호는 주제어계 (24) 중 결상 특성 연산부에 공급되고, 결상 특성 연산부는 인터그레이터 센서 (6) 및 반사량 센서 (7) 의 검출신호를 사용하여 레티클 (11) 로부터 투영광학계 (14) 에 입사하는 노광광 (IL) 의 적산 에너지 및 웨이퍼 (18) 로 반사되어 투영광학계 (14) 로 되돌아가는 노광광 (IL) 의 적산 에너지를 산출한다. 또, 그 결상 특성 연산부에는 노광 중의 조명조건 (조명계 개구 조리개의 종류) 의 정보도 공급되어 있다. 또한 투영광학계 (14) 의 외부에 기압 및 온도를 계측하기 위한 환경 센서 (23) 가 배치되고, 환경 센서 (23) 의 계측데이터도 그 결상 특성 연산부에 공급되어 있다. 그 주제어계 (24) 내의 결상 특성 연산부는 조명 조건, 노광광 (IL) 의 적산 에너지 및 주위의 기압, 온도 등의 정보를 사용하여, 투영광학계 (14) 의 결상 특성 중 회전대칭인 수차 성분 및 비회전대칭인 수차 성분의 변동량을 산출한다. 주제어계 (24) 내에는 결상 특성 제어부도 형성되어 있고, 그 수차 성분의 변동량의 산출결과에 따라 그 결상 특성 제어부는 항상 원하는 결상 특성이 얻어지도록 결상 특성의 변동량을 억제한다 (상세한 것은 후술함).

노광광원 (1), 플라이 아이 렌즈 (2, 4), 미러 (3, 9), 조명계 개구 조리개 부재 (25), 시야 조리개 (8) 및 콘덴서 렌즈 (10) 등으로 조명광학계 (ILS) 가 구성되어 있다. 조명광학계 (ILS) 는 추가로 기밀실로서의 도시하지 않은 서브 챔버에 덮여 있다. 노광광 (IL) 에 대한 투과율을 높게 유지하기 위해, 그 서브 챔버 내 및 투영광학계 (14) 의 경통 내에는 불순물을 고도로 제거한 드라이 에어 (노광광이 ArF 엑시머레이저인 경우에는 질소가스, 헬륨가스 등도 사용됨) 가 공급되어 있다.

또, 본 예의 투영광학계 (14) 는 굴절계이고, 투영광학계 (14) 를 구성하는 복수의 광학부재는 광축 (AX) 을 중심으로 하여 회전대칭인 석영 (노광광이 ArF 엑 시머레이저인 경우에는 형석 등도 사용됨) 으로 이루어지는 복수의 렌즈 및 석영으로 이루어지는 평판상의 수차 보정판 등을 포함하고 있다. 그리고, 투영광학계 (14) 의 동공면 (PP ; 조명광학계 (ILS) 의 동공면과 공액인 면) 에는 개구 조리개 (15) 가 배치되고, 그 동공면 (PP) 근방에 소정 광학부재로서의 렌즈 (32) 가 배치되어 있다. 렌즈 (32) 에 노광광 (IL) 과는 다른 파장역의 비회전대칭의 수차 보정용 조명광 (제 2 광빔) 이 조사된다 (상세한 것은 후술함). 또, 투영광학계 (14) 에는 회전대칭인 수차를 보정하기 위한 결상 특성 보정기구 (16) 가 장착되어 있고, 주제어계 (24) 내의 결상 특성 제어부가 제어부 (17) 를 통하여 결상 특성 보정기구 (16) 의 동작을 제어한다.

도 2 는 도 1 중 결상 특성 보정기구 (16 ; 수차 보정기구) 의 일례를 나타내고, 이 도 2 에서 투영광학계 (14) 의 경통 내에서, 복수의 광학부재 중에서 선택된 예를 들어 5장의 렌즈 (L1, L2, L3, L4, L5) 가 각각 3개의 광축 방향으로 독립적으로 신축이 자유로운 구동소자 (27, 28, 29, 30, 31) 를 통하여 유지되어 있다. 렌즈 (L1∼L5) 전후에는 고정된 도시하지 않은 렌즈나 수차 보정판도 배치되어 있다. 이 경우, 3개의 구동소자 (27 ; 도 2 에서는 2개만 나타나 있음) 는 거의 정삼각형의 꼭지점이 되는 위치관계로 배치되어 있고, 마찬가지로 다른 3개씩의 구동소자 (28∼31) 도 각각 거의 정삼각형의 꼭지점이 되는 위치관계로 배치되어 있다. 신축이 자유로운 구동소자 (27∼31) 로는, 예를 들어 피에조소자와 같은 압전소자, 자왜 소자 또는 전동 마이크로미터 등을 사용할 수 있다. 제어부 (17) 가 주제어계 (24) 내의 결상 특성 제어부에서의 제어정보에 기초하여 3개씩의 구동소자 (27∼31) 의 신축량을 독립적으로 제어함으로써, 5장의 렌즈 (L1∼L5) 각각의 광축방향의 위치 및 광축에 수직인 직교하는 2축 주위의 경사각을 독립적으로 제어할 수 있다. 이로써 투영광학계 (14) 의 결상 특성 중 소정 회전대칭인 수차를 보정할 수 있다.

예를 들어, 레티클 또는 웨이퍼에 가까운 위치의 렌즈 (L1 또는 L5) 의 광축방향의 위치나 경사각을 제어함으로써, 예를 들어 왜곡수차 (배율오차를 포함함) 등을 보정할 수 있다. 또한, 예를 들어 투영광학계 (14) 의 동공면에 가까운 위치의 렌즈 (L3) 의 광축방향의 위치를 제어함으로써 구면수차 등을 보정할 수 있다. 또, 도 2 의 구동대상인 렌즈 (L3) 는 도 1 의 투영광학계 (14) 내의 수차보정용 조명광이 조사되는 렌즈 (32) 와 동일해도 된다. 이와 같이 투영광학계 (14) 내의 렌즈 등을 구동하는 기구에 대해서는, 예를 들어 일본 공개특허공보 평4-134813호에도 개시되어 있다. 또 투영광학계 (14) 내의 광학부재 대신에, 또는 그 광학부재와 함께 도 1 의 레티클 (11) 의 광축방향 위치를 제어하여 소정의 회전대칭인 수차를 보정해도 된다. 그리고, 도 1 의 결상 특성 보정기구 (16) 로는, 예를 들어 일본 공개특허공보 소60-78454호에 개시되어 있는 바와 같이 투영광학계 (14) 내의 소정의 2개의 렌즈 사이의 밀폐된 공간 내 기체의 압력을 제어하는 기구를 사용해도 된다.

도 1 로 되돌아가, 이하에서는 투영광학계 (14) 의 광축 (AX) 에 평행하게 Z축을 취하고, Z축에 수직인 평면 내에서 주사노광시의 레티클 (11) 및 웨이퍼 (18) 의 주사방향에 Y 축을 취하고, 주사방향에 직교하는 비주사방향에 X 축을 취하여 설명한다.

먼저, 레티클 (11) 은 레티클 스테이지 (12) 상에 흡착 유지되고, 레티클 스테이지 (12) 는 도시하지 않은 레티클베이스 상에서 Y 방향으로 일정속도로 이동함과 함께, 동기오차를 보정하도록 X 방향, Y 방향, 회전방향으로 미동하여 레티클 (11) 을 주사한다. 레티클 스테이지 (12) 의 X 방향, Y 방향의 위치 및 회전각은 이 위에 형성된 이동경 (도시생략) 및 레이저간섭계 (도시생략) 에 의해 계측되고, 이 계측치가 주제어계 (24) 내의 스테이지 제어부에 공급되어 있다. 스테이지 제어부는 그 계측치 및 각종 제어정보에 기초하여 레티클 스테이지 (12) 의 위치 및 속도를 제어한다. 투영광학계 (14) 의 상부 측면에는 레티클 (11) 의 패턴면 (레티클면) 에 비스듬하게 슬릿 이미지를 투영하고, 그 레티클면으로부터의 반사광을 수광하여 그 슬릿 이미지를 재결상하고, 그 슬릿 이미지의 횡 어긋남량으로부터 레티클면의 Z 방향에 대한 변위를 검출하는 경사 입사방식의 오토포커스 센서 (이하 「레티클측 AF 센서」라 함 ; 13) 가 배치되어 있다. 레티클측 AF 센서 (13) 에 의한 검출정보는 주제어계 (24) 내의 Z 틸트 스테이지 제어부에 공급되고 있다. 또 레티클 (11) 주변부의 상방에는 레티클 얼라인먼트용 레티클 얼라인먼트 현미경 (도시생략) 이 배치되어 있다.

한편, 웨이퍼 (18) 는 웨이퍼 홀더 (도시생략) 를 개재하여 Z 틸트 스테이지 (19) 상에 흡착 유지되고, Z 틸트 스테이지 (19) 는 웨이퍼 스테이지 (20) 상에 고정되며, 웨이퍼 스테이지 (20) 는 도시하지 않은 웨이퍼베이스 상에서 Y 방향으로 일정 속도로 이동함과 함께 X 방향, Y 방향으로 단계 이동한다. 또, Z 틸트 스 테이지 (19) 는 웨이퍼 (18) 의 Z 방향의 위치 및 X 축, Y 축 둘레의 경사각을 제어한다. 웨이퍼 스테이지 (20) 의 X 방향, Y 방향의 위치 및 회전각은 레이저간섭계 (도시생략) 에 의해 계측되고, 이 계측치가 주제어계 (24) 내의 스테이지 제어부에 공급되고 있다. 그 스테이지 제어부는 그 계측치 및 각종 제어정보에 기초하여 웨이퍼 스테이지 (20) 의 위치 및 속도를 제어한다. 투영광학계 (14) 의 하부 측면에는 웨이퍼 (18) 의 표면 (웨이퍼면) 에 비스듬히 복수의 슬릿 이미지를 투영하고, 그 웨이퍼면으로부터의 반사광을 수광하여 그들의 슬릿 이미지를 재결상하고, 그들의 슬릿 이미지의 횡 어긋남량으로부터 웨이퍼면의 Z 방향에 대한 변위 (디포커스량) 및 경사각을 검출하는 경사 입사방식의 오토포커스 센서 (이하 「웨이퍼측 AF 센서」라 함 ; 22) 가 배치되어 있다. 웨이퍼측 AF 센서 (22) 에 의한 검출정보는 주제어계 (24) 내의 Z 틸트 스테이지 제어부에 공급되고, Z 틸트 스테이지 제어부는 레티클측 AF 센서 (13) 및 웨이퍼측 AF 센서 (22) 의 검출정보에 기초하여 항상 웨이퍼면이 투영광학계 (14) 의 이미지면에 초점이 맞춰지도록 오토포커스 방식으로 Z 틸트 스테이지 (19) 를 구동한다.

또, Z 틸트 스테이지 (19) 상의 웨이퍼 (18) 가까이에는 노광광 (IL) 의 노광영역 전체를 덮는 수광면을 구비한 광전센서로 이루어지는 조사량 센서 (21) 가 고정되고, 조사량 센서 (21) 의 검출신호가 주제어계 (24) 내의 노광량 제어부에 공급되고 있다. 노광개시전 또는 정기적으로 조사량 센서 (21) 의 수광면을 투영광학계 (14) 의 노광영역으로 이동시킨 상태로 노광광 (IL) 을 조사하여 조사량 센서 (21) 의 검출신호를 인터그레이터 센서 (6) 의 검출신호로 나눔으로써, 그 노 광량 제어부는 빔스플리터 (5) 로부터 조사량 센서 (21 ; 웨이퍼 (18)) 까지의 광학계의 투과율을 산출하여 기억한다.

그리고, 웨이퍼 스테이지 (20) 의 상방에는 웨이퍼 얼라인먼트용 오프 액시스 방식의 얼라인먼트 센서 (도시생략) 가 배치되어 있고, 상기 레티클 얼라인먼트 현미경 및 그 얼라인먼트 센서의 검출결과에 기초하여 주제어계 (24) 는 레티클 (11) 의 얼라인먼트 및 웨이퍼 (18) 의 얼라인먼트를 실시한다. 노광시에는 레티클 (11) 상의 조명영역에 노광광 (IL) 을 조사한 상태로 레티클 스테이지 (12) 및 웨이퍼 스테이지 (20) 를 구동하고, 레티클 (11) 과 웨이퍼 (18) 상의 하나의 쇼트영역을 Y 방향으로 동기주사하는 동작과, 웨이퍼 스테이지 (20) 를 구동하여 웨이퍼 (18) 를 X 방향, Y 방향으로 단계 이동시키는 동작이 반복된다. 이 동작에 의해 스텝 앤드 스캔 방식으로 웨이퍼 (18) 상의 각 쇼트영역에 레티클 (11) 의 패턴 이미지가 노광된다.

그런데, 본 예에서는 다이폴 조명을 실시하기 때문에, 도 1 의 조명광학계 (ILS) 의 동공면에는 X 방향에 대응하는 방향으로 떨어진 2개의 개구를 갖는 개구 조리개 (26A) 가 배치되어 있다. 이 경우, 레티클 (1L) 에 형성되어 있는 주된 전사용 패턴은, 일례로서 도 3(a) 에 확대하여 나타내는 바와 같이 Y 방향으로 가늘고 긴 라인 패턴을 X 방향 (비주사방향) 으로 거의 투영광학계 (14) 의 해상 한계에 가까운 피치로 배열하여 이루어지는 X 방향의 라인 앤드 스페이스 패턴 (이하 「L&S 패턴」이라 함 ; 33V) 이다. 이 때, 레티클 (11) 상에는 통상 L&S 패턴 (33V) 보다도 큰 배열피치로 배열방향이 X 방향 및 Y 방향 (주사방향) 의 다른 복 수의 L&S 패턴 등도 형성되어 있다.

본 예와 같이 개구 조리개 (26A) 를 사용하는 X 방향의 다이폴 조명에서는, 레티클이 없는 것으로 하면 도 3(b) 에 나타내는 바와 같이 투영광학계 (14) 의 동공면 (PP) 에서, 광축 (AX) 을 개재하여 X 방향으로 대칭인 2개의 원형영역 (34) 을 노광광 (IL) 이 조명한다. 또, 노광광 (IL) 의 광로에 여러 가지 레티클 패턴이 배치된 경우에도, 통상은 0 차광의 광량이 회절광의 광량에 비하여 상당히 큼과 함께 회절각도 작기 때문에, 노광광 (IL ; 결상광속) 의 대부분은 원형영역 (34) 또는 그 근방을 통과한다. 또, 본 예와 같이 노광광 (IL) 의 광로 중에 도 3(a) 의 레티클 (11) 이 배치되었을 때에는 해상한계에 가까운 피치의 L&S 패턴 (33V) 으로부터의 ±1 차 회절광도 거의 원형영역 (34) 또는 그 근방을 통과하기 때문에, 그 L&S 패턴 (33V) 의 이미지를 고해상도로 웨이퍼 상에 투영할 수 있다.

이 상태에서는, 도 1 의 투영광학계 (14) 의 동공면 (PP) 근방의 렌즈 (32) 에 입사하는 노광광 (IL) 의 광량 분포도 거의 도 3(b) 의 광량 분포가 된다. 따라서, 노광을 계속하면 그 동공면 (PP) 근방의 렌즈 (32) 의 온도 분포는, 도 5 에 나타내는 바와 같이 광축을 X 방향으로 사이에 두는 2개의 원형영역 (34A) 에서 가장 높아지고, 그 주변 영역 (34B) 을 향해 점차로 낮아지는 분포가 되며, 이 온도 분포에 따라 렌즈 (32) 는 열팽창 (열변형) 된다. 이 경우, 렌즈 (32) 를 Y 방향 및 X 방향에서 보아 변화를 과장하여 나타낸 측면도는 각각 도 7 및 도 8 과 같아진다. 도 7 및 도 8 에 있어서, 노광광 흡수전 렌즈 (32) 의 면형상을 면 A 라 하면, 노광광 흡수후 열팽창된 면 B 는 X 축을 따른 방향 (도 7) 에서는 넓은 범위에 걸쳐 광축을 사이에 둔 2개의 볼록부가 생기기 때문에 굴절력이 저하하고, Y 축을 따른 방향 (도 8) 에서는 국소적으로 중앙부에 1개의 볼록부가 생기기 때문에 굴절력이 증가한다. 따라서, 도 9 에 나타내는 바와 같이 투영광학계 (14) 의 이미지면은 X 방향으로 열린 광속에 대해서는 굴절력이 저하하기 때문에 하방의 이미지면 (36V) 이 되고, Y 방향으로 열린 광속에 대해서는 굴절력이 증가하기 때문에 상방의 이미지면 (36H) 이 된다. 따라서, 광축 상에서의 비점수차인 센터 아스 (ΔZ) 가 발생한다.

이 상태에서, 도 10 에 나타내는 바와 같이 만약 레티클 (11) 상에 X 방향의 L&S 패턴 (33V) 외에 Y 방향으로 소정 피치 (이 피치는 통상은 L&S 패턴 (33V) 의 피치보다도 큼) 로 배열된 Y 방향의 L&S 패턴 (33HA) 이 형성되어 있는 것으로 하면, X 방향의 L&S 패턴 (33V) 를 통과한 노광광은 X 방향으로 넓어지고, Y 방향의 L&S 패턴 (33HA) 을 통과한 노광광은 Y 방향으로 넓어진다. 따라서, X 방향의 L&S 패턴 (33V) 의 이미지는 도 9 의 하방의 이미지면 (36V) 에 형성되고, Y 방향의 L&S 패턴 (33HA) 의 이미지는 도 9 의 상방의 이미지면 (36H) 에 형성되기 때문에, 만약 웨이퍼면을 이미지면 (36V) 에 맞춰 넣으면 X 방향의 L&S 패턴 (33V) 의 이미지는 고해상도로 전사되지만, Y 방향의 L&S 패턴 (33HA) 의 이미지에는 디포커스에 의한 흐릿해지는 현상이 발생한다.

도 13 은 도 3(b) 의 X 방향의 다이폴 조명에 의해 시간과 함께 변화하는 투영광학계 (14) 의 광축 상의 이미지면의 위치 (포커스 위치 ; F) 를 나타내고, 이 도 13 에 있어서, 가로축은 노광광 (IL) 의 조사시간 t, 세로축은 조사시간 (t) 이 0 일 때의 포커스 위치 (베스트 포커스 위치) 를 기준으로 한 Z 방향의 포커스 위치 (F) 를 나타내고 있다. 도 13 에 있어서, 점차로 저하하는 곡선 (61V) 은 도 10 의 X 방향의 L&S 패턴 (33V) 을 투영한 경우의 포커스 위치 (F) 의 변화를 나타내고, 점차로 증가하는 곡선 (61H) 은 도 10 의 Y 방향의 L&S 패턴 (33HA) 을 투영한 경우의 포커스 위치 (F) 의 변화를 나타내고, 중간의 곡선 (62) 은 2개의 곡선 (61V 및 61H) 을 평균한 포커스 위치 (F) 의 변화를 나타내고 있다. 도 13 에서 알 수 있는 바와 같이, 포커스 위치 (F) 의 변화는 조사시간 (t) 과 함께 점차 포화된다. 이것은 렌즈 (32) 의 온도가 포화하는 것에 따른다.

한편, 도 4(a) 에 확대하여 나타내는 바와 같이, 레티클 (11) 상에 주로 X 방향으로 가늘고 긴 라인패턴을 Y 방향 (주사방향) 에 거의 투영광학계 (14) 의 해상한계에 가까운 피치로 배열하여 이루어지는 Y 방향의 L&S 패턴 (33H) 이 형성되어 있는 것으로 한다. 이 경우에는, 도 1 의 조명광학계 (ILS) 의 동공면에는 개구 조리개 (26A) 를 90° 회전시킨 형상의 개구 조리개 (26B) 가 설정된다. 이 개구 조리개 (26B) 를 사용하는 Y 방향의 다이폴 조명에서는, 레티클이 없는 것으로 하면 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이 투영광학계 (14) 의 동공면 (PP) 에서 광축 (AX) 을 사이에 두고 Y 방향에 대칭인 2개의 원형영역 (35) 을 노광광 (IL) 이 조명한다. 이 때, 노광광 (IL) 의 광로에 여러 가지 레티클 패턴이 배치되더라도 보통은 대부분의 노광광 (IL ; 결상광속) 은 원형영역 (35) 및 그 근방을 통과한다. 그리고, 노광광 (IL) 의 광로 중에 도 4(a) 의 레티클 (11) 이 배치되면, 해상한계에 가까운 피치의 L&S 패턴 (33H) 으로부터의 ±1 차 회절광도 거의 원형영역 (35) 또는 그 근방을 통과하기 때문에, 그 L&S 패턴 (33H) 의 이미지는 고해상도로 웨이퍼 상에 투영된다.

이 경우, 도 1 의 투영광학계 (14) 의 동공면 (PP) 근방의 렌즈 (32) 에 입사하는 노광광 (IL) 의 광량 분포도 거의 도 4(b) 의 광량 분포가 된다. 따라서, 노광을 계속하면 그 렌즈 (32) 의 온도 분포는 도 6 에 나타내는 바와 같이 광축을 Y 방향으로 사이에 둔 2개의 원형영역 (35A) 에서 가장 높아지고 그 주변의 영역 (35B) 을 향해 점차 낮아지는 분포가 되며, 그 분포에 따라 렌즈 (32) 는 열팽창된다. 그 때문에, 투영광학계 (14) 의 이미지면은 도 9 의 경우와는 거의 반대로 X 방향으로 열린 광속에 대해서는 굴절력이 증가하기 때문에 상방의 이미지면 (36H) 의 근방이 되고, Y 방향으로 열린 광속에 대해서는 굴절력이 저하하기 때문에 하방의 이미지면 (36V) 의 근방이 되며, 도 9 의 경우와 반대 부호로 거의 같은 크기의 센터 아스가 발생한다. 또, 본 예에서는 레티클 (11) 이 X 방향 (비주사방향) 을 길이방향으로 하는 직사각형 조명영역에서 조명되고 있기 때문에 그 조명영역에 기인하는 센터 아스도 도 9 의 센터 아스와 동일한 부호로 항상 약간 발생하고 있다. 이에 반하여, 도 4(b) 의 다이폴 조명으로 발생하는 센터 아스는 그 직사각형 조명영역에 기인하는 센터 아스와는 부호가 반대가 되어, 전체로서의 센터 아스는 도 3(b) 의 다이폴 조명을 사용하는 경우보다도 약간 작아진다.

이들 센터 아스는, 비회전대칭인 수차임과 함께 다이폴 조명에 의해 다른 비회전대칭인 수차 (X 방향과 Y 방향의 배율차 등) 도 발생하지만, 이들 비회전대칭인 수차는 도 1 의 결상 특성 보정기구 (16) 로는 실질적으로 보정할 수 없다. 또, 다른 비회전대칭인 조명조건을 사용한 경우에도 비회전대칭인 수차가 발생한다. 그리고, 투영광학계 (14) 의 개구수와 조명광학계 (ILS) 의 개구수의 비를 나타내는 조명 σ 치를 예를 들어 0.4 이하로 작게 하는 소 σ 조명을 실시하는 경우와 같이, 조명광학계의 동공면 (투영광학계 (14) 의 동공면) 에서의 노광광 (IL) 의 광량 분포가 반경방향으로 크게 변화하는 경우에는 결상 특성 보정기구 (16) 로는 양호하게 보정할 수 없는 고차의 구면수차 등의 고차의 회전대칭인 수차가 발생할 우려도 있다. 그래서 본 예에서는, 그 비회전대칭인 수차 또는 고차의 회전대칭인 수차, 또는 그 양쪽을 보정하기 위해, 도 1 에서 투영광학계 (14) 의 동공면 (PP) 부근의 렌즈 (32) 에 노광광 (IL ; 제 1 광빔) 과는 다른 파장역의 수차보정용 조명광 (제 2 광빔에 대응하여 이하 「비노광광」이라 함 ; LB) 을 조사한다. 이하, 그 비노광광 (LB) 을 렌즈 (32) 에 조사하기 위한 비노광광 조사기구 (40 ; 제 2 광빔을 조사하는 조사기구) 의 구성 및 그 수차의 보정동작에 대하여 상세하게 설명한다.

[비노광광 조사기구의 설명]

본 예에서는, 비노광광 (LB) 으로서 웨이퍼 (18) 에 도포된 포토레지스트를 거의 감광하지 않는 파장역의 빛을 사용한다. 그 때문에, 비노광광 (LB) 으로서 일례로 탄산 가스 레이저 (CO₂ 레이저) 에서 펄스 발광되는 예를 들어 파장 10.6㎛ 의 적외광을 사용한다. 또, CO₂ 레이저로서 연속광을 사용해도 된다. 이 파장 10.6㎛ 의 적외광은, 석영의 흡수성이 높고, 투영광학계 (14) 중의 1장의 렌 즈에 의해 거의 모두 (바람직하게는 90% 이상) 흡수되기 때문에, 다른 렌즈에 대하여 영향을 주는 일없이 수차를 제어하기 때문에 사용하기 쉽다는 이점이 있다. 또, 본 예의 렌즈 (32) 에 조사된 비노광광 (LB) 은 90% 이상이 흡수되도록 설정되어 있어, 렌즈 (32) 의 원하는 부분을 효율적으로 가열할 수 있다. 또, 비노광광 (LB) 으로는, 그 외에 YAG 레이저 등의 고체 레이저광으로부터 사출되는 파장 1㎛ 정도의 근적외광 또는 반도체레이저로부터 사출되는 파장 수㎛ 정도의 적외광 등도 사용할 수 있다. 즉, 비노광광 (LB) 을 발생하는 광원은 비노광광 (LB) 이 조사되는 광학부재 (렌즈 등) 의 재료 등에 따라 최적인 것을 채용할 수 있다.

또, 도 2 등에서 렌즈 (32) 는 볼록 렌즈처럼 그려져 있으나, 오목 렌즈여도 된다.

도 1 의 비노광광 조사기구 (40) 에 있어서, 광원계 (41) 로부터 사출된 비노광광 (LB) 은 미러광학계 (42) 에 의해 복수 (본 예에서는 8개) 의 광로 및 광전센서 (43) 를 향한 하나의 광로로 분지된다. 광전센서 (43) 로 검출되는 비노광광 (LB) 의 광량에 대응하는 검출신호는 광원계 (41) 에 피드백되어 있다. 또, 그 복수의 광로 중 2개의 광로의 비노광광 (LB) 이, 투영광학계 (14) 를 X 방향으로 사이에 두도록 배치된 2개의 조사기구 (44A 및 44B) 를 개재하여 각각 비노광광 (LBA 및 LBB) 으로서 렌즈 (32) 에 조사된다.

도 11 은 비노광광 조사기구 (40) 의 상세한 구성예를 나타내고, 이 도 11 에서 도 1 의 광원계 (41) 는 광원 (41A) 및 제어부 (41B) 로 구성되어 있다. 그리고, 광원 (41A) 에서 사출된 비노광광 (LB) 은 각각 비노광광 (LB) 의 광로를 90° 절곡하는 상태 (닫힌 상태) 와 비노광광 (LB) 을 그대로 통과시키는 상태 (열린 상태) 중 어느 하나로 고속으로 전환할 수 있는 가동 미러로서의 갈바노 미러 (galvano mirror; 45G, 45C, 45E, 45A, 45H, 45D, 45F, 45B) 를 거쳐 광전센서 (43) 에 입사하여, 광전센서 (43) 의 검출신호가 제어부 (41B) 에 공급되고 있다. 갈바노 미러 (45A∼45H) 가 도 1 의 미러광학계 (42) 에 대응하고, 제어부 (41B) 는 주제어계 (24) 로부터의 제어정보에 따라 광원 (41A) 의 발광 타이밍, 출력 및 갈바노 미러 (45A∼45H) 의 개폐를 제어한다.

또, 8개의 갈바노 미러 (45A∼45H) 에서 차례로 광로가 절곡된 비노광광 (LB) 은 각각 광섬유 묶음 (46A∼46H ; 또는 금속관 등도 사용할 수 있음) 을 통하여 조사기구 (44A∼44H) 로 유도되고 있다. 8개의 조사기구 (44A∼44H) 는 동일 구성이고, 그 중 조사기구 (44A 및 44B) 는 집광 렌즈 (47) 와 작은 소정 반사율을 갖는 빔스플리터 (48) 와, 광섬유 묶음 또는 릴레이 렌즈계 등으로 이루어지는 광가이드부 (49) 와, 집광렌즈 (51) 와, 집광 렌즈 (47) 및 광가이드부 (49) 를 빔스플리터 (48) 에 고정하는 유지 프레임 (50) 을 구비하고 있다. 또, 집광 렌즈 (47) 대신에 발산작용을 갖는 렌즈를 사용하여 비노광광 (LB) 을 확대하도록 해도 된다. 비노광광 (LB) 은 조사기구 (44A 및 44B) 에서 각각 비노광광 (LBA 및 LBB) 으로서 투영광학계 (14) 내의 렌즈 (32) 에 조사된다. 이 경우, 제 1 의 1쌍의 조사기구 (44A 및 44B) 와, 제 2 의 1쌍의 조사기구 (44C 및 44D) 는 각각 투영광학계 (14) 를 X 방향 및 Y 방향으로 사이에 두도록 대향하여 배치되어 있다. 그리고, 제 3 의 1쌍의 조사기구 (44E 및 44F) 와, 제 4 의 1쌍의 조사기 구 (44G 및 44H) 는 각각 조사기구 (44A 및 44B) 와 조사기구 (44C 및 44D) 를 투영광학계 (14) 의 광축을 중심으로 하여 시계방향으로 45° 회전시킨 각도로 배치되어 있다. 그리고, 비노광광 (LB) 은 조사기구 (44C∼44H) 에서 각각 비노광광 (LBC∼LBH) 으로서 투영광학계 (14) 내의 렌즈 (32) 에 조사된다.

이 경우, 1쌍의 비노광광 (LBA 및 LBB) 이 렌즈 (32) 상에서 조사하는 영역은 거의 도 3(b) 의 광축 (AX) 을 X 방향으로 사이에 둔 대칭인 원형영역 (34) 이고, 1쌍의 비노광광 (LBC 및 LBD) 이 렌즈 (32) 상에서 조사하는 영역은 거의 도 4(b) 의 광축 (AX) 을 Y 방향으로 사이에 둔 대칭인 원형영역 (35) 이다. 그리고, 비노광광 (LBE 및 LBF) 및 비노광광 (LBG 및 LGH) 이 렌즈 (32) 상에서 조사하는 영역은 각각 도 3(b) 의 대칭인 원형영역 (34) 및 도 4(B) 의 대칭인 원형영역 (35) 을 광축 (AX) 을 중심으로 하여 시계방향으로 45° 회전시킨 영역이다. 또, 비노광광 (LBA∼LBH) 이 조사되는 광학부재 및 그 광학부재 상에서의 비노광광 (LBA∼LBH) 의 조사영역의 형상 및 사이즈는 실험이나 시뮬레이션에 의해 가능한 한 비회전대칭인 수차가 저감되도록 결정된다. 또, 비노광광 (LBA∼LBH) 이 조사되는 광학부재 및 그 광학부재 상에서의 비노광광 (LBA∼LBH) 의 조사영역의 형상 및 사이즈는 저감시켜야 할 수차에 따라 결정된다. 예를 들어 도 11 에 있어서, 조사기구 (44A∼44H) 내의 광학부재의 위치를 가동으로 함으로써 비노광광 (LBA∼LBH) 의 조사영역의 형상이나 사이즈를 바꿀 수 있다. 또, 조사기구 (44A∼44H) 그 자체 또는 조사기구 (44A∼44H) 내부의 광학부재를 가동으로 하여 비노광광 (LBA∼LBH) 의 조사영역의 위치를 조정할 수 있게 구성할 수도 있다.

또, 조사기구 (44A∼44H) 의 각 빔스플리터 (48) 로 반사된 일부의 비노광광을 각각 수광하는 광전센서 (52A∼52H ; 제 2 광전센서) 가 형성되어 있고, 8개의 광전센서 (52A∼52H) 의 검출신호도 제어부 (41B) 에 공급되고 있다. 제어부 (41B) 는 광전센서 (52A∼52H) 의 검출신호에 의해 조사기구 (44A∼44H) 로부터 투영광학계 (14) 내의 렌즈 (32) 에 조사되기 직전의 비노광광 (LBA∼LBH) 의 광량을 정확하게 모니터할 수 있어, 이 모니터 결과에 기초하여 비노광광 (LBA∼LBH) 의 조사량 각각이 예를 들어 주제어계 (24) 에 의해 지시된 값이 되도록 한다. 투영광학계 (14) 직전에서 광전센서 (52A∼52H) 에 의해 비노광광 (LB) 의 조사량을 계측함으로써, 광섬유 묶음 (46A∼46H) 의 길이 (광로길이) 가 여러 가지라 해도 광학계 등의 경시 변화 (經詩 變化) 의 영향을 더 받지 않고 렌즈 (32) 에 조사되는 비노광광 (LBA∼LBH) 의 조사량을 정확하게 모니터할 수 있다.

또, 광전센서 (52A∼52H) 의 모니터 결과에 기초하여 비노광광 (LBA∼LBH) 의 조사량을 제어하는 경우, 광전센서 (52A∼52H) 각각이 교정되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 비노광광 (LBA∼LBH) 을 렌즈 (32) 에 조사하였을 때의 렌즈 (32) 의 온도 분포를 계측하여 그 온도 분포가 원하는 상태가 되도록 광전센서 (52A∼52H) 각각을 교정할 수 있다. 또는 비노광광 (LBA∼LBH) 을 렌즈 (32) 에 조사하였을 때의 결상 특성 (수차) 상태를 계측하여, 그 결상 특성 (수차) 이 원하는 상태가 되도록 광전센서 (52A∼52H) 각각을 교정할 수도 있다. 또, 광전센서를 교정하는 경우에는 비노광광 (LBA∼LBH) 전부를 렌즈 (32) 에 조사해도 되며, 비노광광 (LBA∼LBH) 의 사용조건에 맞춰 그 일부 (예를 들어 비노광광 (LBA 와 LBB)) 을 렌즈 (32) 에 조사해도 된다.

도 12(a) 는, 도 11 의 투영광학계 (14) 의 일부를 단면으로 한 정면도이고, 이 도 12(a) 에 나타내는 바와 같이, 조사기구 (44A 및 44B) 는 각각 투영광학계 (14) 의 경통의 플랜지부 (14F) 내에 형성된 개구 (14Fa 및 14Fb) 내에 렌즈 (32)를 향해 약간 비스듬하게 하방으로 경사지도록 배치되어 있다. 그리고, 조사기구 (44A 및 44B) 에서 사출되는 비노광광 (LBA 및 LBB) 은 노광광 (IL) 의 광로에 비스듬히 교차하는 방향으로 렌즈 (32) 에 입사한다. 도 11 의 다른 조사기구 (44C∼44H) 도 마찬가지로 도 12(a) 의 플랜지부 (14F) 내의 개구에 동일한 경사각으로 배치되어 있고, 그들로부터의 비노광광 (LBC∼LBH) 도 노광광 (IL) 의 광로에 비스듬히 교차하는 방향으로 렌즈 (32) 에 입사한다. 이와 같이, 플랜지부 (14F) 에 개구를 형성하고 있기 때문에, 조사기구 (44A∼44H) 의 사출부를 비노광광 (LB) 의 조사대상으로서의 투영광학계 (14) 의 동공면 근방의 광학부재 (렌즈 (32)) 근방에 안정적으로 유지할 수 있다. 또, 비노광광 (LBA∼LBH) 각각이 노광광 (IL) 의 광로와 교차하도록 노광광 (IL) 의 광축을 향해 조사 가능하기 때문에, 투영광학계 (14) 의 일부의 광학부재 (렌즈 (32)) 를 투영광학계 (14) 의 다른 광학부재를 개재시키지 않고 효율적으로 조사할 수 있다. 그리고, 비노광광 (LBA∼LBH) 의 렌즈 (32) 내에서의 광로가 길어져 비노광광 (LBA∼LBH) 은 렌즈 (32) 내에서 대부분이 흡수되기 때문에 투영광학계 (14) 의 다른 광학부재에 대한 비노광광 (LB) 의 입사는 거의 없어, 비노광광 (LBA∼LBH) 은 투영광학계 (14) 로부터 거의 사출되지 않는다.

또, 추가로 투영광학계 (14) 일부의 광학부재 (렌즈 (32)) 의 렌즈면, 즉 노광광 (IL) 이 입사 (또는 사출) 할 수 있는 영역에 부분적으로 비노광광 (LB) 을 조사하고 있기 때문에, 렌즈 (32) 의 온도 분포를, 나아가서는 투영광학계 (14) 의 결상 특성을 더 효율적으로, 그리고 단시간에 조정하는 것이 가능하다.

또, 도 12(b) 는 도 12(a) 의 변형예이고, 이 도 12(b) 에 나타내는 바와 같이 조사기구 (44A 및 44B ; 다른 조사기구 (44C∼44H 도 마찬가지)) 를 각각 투영광학계 (14) 의 경통의 플랜지부 (14F) 내에 형성된 개구 (14Fc 및 14Fd) 내에 렌즈 (32) 를 향해 약간 비스듬한 상방으로 경사지도록 배치하여, 비노광광 (LBA 및 LBB) 에서 렌즈 (32) 의 저면측을 조명해도 된다. 이 경우에는, 비노광광 (LBA∼LBH) 의 투영광학계 (14) 의 웨이퍼측에서 누출되는 양을 더욱 저감시킬 수 있다.

도 11 로 되돌아가, 광원계 (41A), 제어부 (1B), 갈바노 미러 (45A∼45H), 광섬유 묶음 (46A∼46H), 조사기구 (44A∼44H) 및 광전센서 (52A∼52H) 로 비노광광 조사기구 (40) 가 구성되어 있다. 그리고, 예를 들어 2개의 X 방향의 비노광광 (LBA 및 LBB) 만 렌즈 (32) 에 조사하는 경우에는, 갈바노 미러 (45A∼45H) 를 전부 연 상태 (비노광광 (LB) 를 통과시키는 상태) 에서, 갈바노 미러 (45A) 를 소정 시간만큼 닫는 동작 (비노광광 (LB) 을 반사하는 상태) 과 갈바노 미러 (45B) 를 소정 시간만큼 닫는 동작을 교대로 반복하면 된다. 수차에 미치는 영향이 없는 충분히 짧은 시간 (예를 들어 1msec) 에 갈바노 미러를 전환함으로써 수차에 미치는 영향을 없앨 수 있다. 또, 본 예의 비노광광 (LB) 은 펄스광이기 때문 에, 갈바노 미러 (45A∼45H) 의 개폐동작은 소정 펄스수를 단위로 하여 실시해도 된다. 마찬가지로, 2개의 Y 방향의 비노광광 (LBC 및 LBD) 만 렌즈 (32) 에 조사하는 경우에는, 갈바노 미러 (45C) 를 소정 시간만큼 닫는 동작과 갈바노 미러 (45D) 를 소정 시간만큼 닫는 동작을 교대로 반복하면 된다. 이와 같이 갈바노 미러 (45A∼45H) 를 사용함으로써 비노광광 (LB) 의 광량 손실이 거의 없는 상태로 렌즈 (32) 의 렌즈면의 복수 지점을 원하는 광량으로 효율적으로 조사할 수 있다.

또, 도 11 의 구성예에서는 렌즈 (32) 상의 8개의 영역을 비노광광 (LB) 으로 조명할 수 있게 하고 있으나, 예를 들어 렌즈 (32) 상의 X 방향 및 Y 방향의 4개의 영역만 비노광광 (LB) 으로 조명할 수 있게 해도, 통상의 용도에서 발생하는 대부분의 수차를 보정할 수 있다. 또, 8개 이상의 영역, 예를 들어 16개의 영역에 비노광광 (LB) 을 조사하도록 해도 된다. 즉, 비노광광 (LB) 이 조사되는 영역의 수나 위치 (조사기구의 수나 위치) 는 투영광학계 (14) 내에서의 노광광 (IL) 의 광량 분포나 비노광광 (LB) 에서 조정되는 수차의 종류나 그 수차의 허용치 등에 따라 정할 수 있다.

또, 본 실시형태에 있어서 갈바노 미러 (45A∼45H) 를 사용하는 대신에 예를 들어 고정 미러 및 빔스플리터를 조합하여 비노광광 (LB) 을 8개의 광속으로 분지하고, 이들 광속을 셔터를 사용하여 개폐해도 된다. 이 구성에서는, 복수 지점을 동시에 비노광광 (LB) 으로 조사할 수 있다. 그리고, 광원으로서 예를 들어 탄산 가스 레이저 또는 반도체 레이저를 사용하는 경우에는, 렌즈 (32) 상에서 필요한 조사영역의 개수 (도 11 에서는 8개) 만큼 그 광원을 준비하여, 그들 광원의 발광 온·오프 또는 셔터에 의해 렌즈 (32) 상의 조사영역을 직접 제어해도 된다.

[비회전대칭인 조명조건에서의 비노광광의 조사방법]

다음으로, 비회전대칭인 조명조건에서의 비노광광의 조사방법에 대하여, 다이폴 조명의 경우에 발생하는 센터 아스를 보정하는 경우를 예로 들어 설명한다. 본 예에서는 X 방향의 다이폴 조명이 이루어지기 때문에, 도 3(b) 에 나타내는 바와 같이 투영광학계 (14) 의 동공면 (PP) 상에서 광축 (AX) 을 X 방향에 대칭으로 사이에 둔 2개의 원형영역 (34) 에 노광광 (IL) 이 조사된다.

도 14 는 그 투영광학계 (14) 의 동공면 (PP) 근방의 렌즈 (32) 를 나타내는 평면도이고, 이 도 14 에 있어서, 렌즈 (32) 상의 광축 (AX) 을 X 방향으로 대칭으로 사이에 둔 영역 (34A) 및 그 근방의 영역에 노광광 (IL) 이 조사된다. 본 예에서는, 거의 그 영역 (34A) 을 광축 (AX) 둘레로 90° 회전시킨 영역인, 렌즈 (32) 상에서 거의 광축 (AX) 을 Y 방향으로 대칭으로 사이에 둔 원형영역 (63C 및 63D) 에 각각 도 11 의 비노광광 (LBC 및 LBD) 을 조사한다. 또, 그 비노광광 (LBC 및 LBD ; 다른 비노광광도 마찬가지) 의 조사영역의 형상이나 사이즈는, 예를 들어 도 11 에 있어서 조사기구 (44C 및 44D) 내에서의 렌즈 (51) 의 위치를 광축방향으로 가동으로 함으로써 바꾸는 것도 가능하다. 또, 비노광광 (LBC, LBD) 뿐만 아니라 비노광광 (LBE, LBG, LBH, LBF) 도 렌즈 (32) 에 조사하도록 해도 된다.

노광광 (IL) 의 조사영역을 90° 회전시킨 영역을 비노광광 (LBC, LBD) 으로 조사함으로써 렌즈 (32) 의 온도 분포는 영역 (34A) 및 영역 (63C, 63D) 에서 높아 지고, 그것에서 멀어짐에 따라 점차 낮아지는 분포가 된다. 도 14 에 있어서, X 축 및 Y 축의 원점을 광축 (AX) 으로 하면, 렌즈 (32) 의 광축 (AX) 및 X 축을 포함하는 면 내의 비주사방향을 따른 단면도 및 광축 (AX) 및 Y 축을 포함한 면 내의 주사방향을 따른 단면도는 함께 도 15 에 과장하여 나타내는 것처럼 된다. 도 15 에 나타내는 바와 같이, 렌즈 (32) 의 열팽창 모양은 비주사방향 및 주사방향 모두 그 단면형상이 거의 중앙부 및 그 좌우로 팽창한 형상에 가까워지며, 굴절률 분포도 중앙부 및 그 좌우로 그 이외의 영역보다도 크게 변화한다. 이 결과, 노광광 (IL) 만 조명한 경우의 도 7 및 도 8 의 변형과 비교하여, 노광광 (IL) 및 비노광광 (LBC, LBD) 을 조사한 본 예의 렌즈 (32) 의 변형 상태는 비주사방향 및 주사방향에서 닮은 상태로 되기 때문에, X 방향 및 Y 방향으로 열린 광속에 대한 포커스 위치는 서로 같아져, 센터 아스는 거의 발생하지 않게 된다.

또, 비노광광을 조사하는 렌즈는, 본 예의 렌즈 (32) 와 같이 조명광학계 (ILS) 의 동공면과 공액인 투영광학계 (14) 의 동공면 근방의 렌즈로 하면, 센터 아스의 보정효과가 커진다. 이 때, 동공면 근방의 복수의 렌즈에 비노광광을 조사해도 된다. 그리고, 조사대상인 광학부재 상에서 노광광 및 비노광광을 합친 조사영역이 가능한 한 회전대칭에 가까운 것이 효과적이다. 단, 투영광학계 (14) 중의 어떤 위치의 광학부재 (렌즈 등) 에 비노광광을 조사하더라도, 그 조사량을 제어함으로써 거의 원하는 범위에서 센터 아스의 보정효과를 얻을 수 있다. 또, 본 예와 같이 노광광과 함께 비노광광을 조사함으로써 센터 아스 이외의 비회전대칭인 수차도 감소한다.

또, 비노광광의 조사개소, 조사면적, 조사량 및 조사각도 등을 조정하더라도 거의 완전히 (거의 통상의 오차범위 내까지) 센터 아스를 감소시킬 수 없는 경우가 있을 수 있다. 이 경우에도, 도 13 에 있어서 X 방향 및 Y 방향의 L&S 패턴에 대한 포커스 위치의 변화를 나타내는 곡선 (61V 및 61H) 은 완만하게 변화하여 그 간격은 좁아진다. 따라서, 레티클 상의 주요 전사대상인 패턴이 X 방향의 L&S 패턴, Y 방향의 L&S 패턴 또는 X 방향 및 Y 방향의 L&S 패턴이 혼재하는 패턴 중 어느 것인지에 따라, 일례로서 각각 웨이퍼면을 곡선 (61V), 곡선 (61H) 또는 그들 곡선 (61V 및 61H) 을 평균한 곡선 (62) 으로 표시되는 포커스 위치에 맞춤으로써, 노광 후의 디포커스의 영향을 경감시킬 수 있다.

또, 다이폴 조명과 같은 비회전대칭인 조명에 의해 발생하는 비회전대칭인 수차를 보정하는 경우 외에, 예를 들어 투영광학계 (14) 의 동공면 상에서 반경방향으로 광량 분포가 국소적으로 크게 변동하는 것과 같은 조명조건으로 노광할 때, 고차의 구면수차 등의 고차의 회전대칭인 수차가 발생하는 경우에도 본 예와 같이 비노광광을 조사함으로써 그 고차의 회전대칭인 수차를 감소시킬 수 있다. 일례로, 소 σ 조명을 하는 경우에는, 도 16 에 나타내는 바와 같이 투영광학계 (14) 의 동공면 (PP) 에서는 광축을 포함하는 작은 원형영역 (64) 및 그 근방의 영역을 노광광 (IL) 이 통과하기 때문에 광량 분포가 반경방향으로 크게 변동한다. 이 경우, 본 예에서는 도 11 의 비노광광 조사기구 (40) 를 사용하여 동공면 (PP) 근방의 렌즈 (32) 에 X 방향의 비노광광 (LBA, LBB) 및 Y 방향의 비노광광 (LBC, LBD) 을 조사한다.

도 17 은 그 경우의 렌즈 (32) 상의 조사영역을 나타내고, 이 도 17 에서 광축을 포함하는 원형영역 (64A) 이 노광광 (IL) 으로 조사되고, 그것을 X 방향으로 둘러싸는 2개의 원형영역 및 Y 방향으로 둘러싸는 2개의 원형영역에 도 11 의 비노광광 (LBA, LBB, LBC, LBD) 이 조사된다. 이 결과, 렌즈 (32) 상에서 조사에너지 반경방향의 광량 분포의 변동이 완만 (보다 렌즈 전체면의 변동) 해지고, 반경방향의 변형 또는 굴절률의 변동이 완만해진다. 따라서, 고차의 회전대칭인 수차는 예를 들어 더 저차의 회전대칭인 수차 (예를 들어 포커스 변동이나 배율오차) 가 되어 고차의 회전대칭인 수차는 감소한다. 그리고, 새로 발생한 저차 회전대칭인 수차는 도 1 의 결상 특성 보정기구 (16) 에 의해 용이하게 보정할 수 있다. 또, 이 경우, 비노광광 (LBA, LBB, LBC, LBD) 뿐만 아니라 비노광광 (LBE, LBF, LBG, LBH) 을 렌즈 (32) 상에 조사하여 고차의 회전대칭인 수차를 감소시키도록 해도 된다.

[비회전대칭인 조명영역을 사용하는 경우에서의 비노광광의 조사방법]

다음으로, 도 1 에 있어서, 예를 들어 레티클 (11) 의 -X 방향 단부의 패턴만 노광하는 경우에는, 시야 조리개 (8) 의 원래의 개구 (8a) 안에서 도 18 에 나타내는 바와 같이 -X 방향에 대응하는 방향 단부의 영역 (66 ; 설명의 편의상, 정립상이 투영되는 것으로 함) 만 노광광 (IL) 용의 실제 개구가 된다. 이 상태에서는, 도 1 의 투영광학계 (14) 의 레티클에 가까운 렌즈 및 웨이퍼에 가까운 렌즈도 거의 -X 방향 단부의 영역 (크게 비회전대칭인 영역) 만 노광광 (IL) 에 의해 조사된다.

도 19 는, 그 때의 투영광학계 (14) 내의 레티클에 가까운 렌즈 (렌즈 (L1) 이라 함) 를 나타내고, 이 도 19 에 있어서, 시야 조리개 (8) 의 원래의 개구에 거의 대응하는 영역 (8aR) 내 단부의 영역 (66R) 에 노광광 (IL) 이 국소적으로 조사된다. 이 상태로 노광이 계속되면, 도 19 의 X 축을 따른 단면도인 도 20 에 나타내는 바와 같이, 렌즈 (L1) 의 형상은 노광전의 면 (E) 에 대하여 X 방향을 따라 비대칭인 면 (F) 에 열팽창된다. 그리고, 이 팽창에 의해 비회전대칭인 수차가 발생한다. 이것을 피하기 위해 본 예에서는, 렌즈 (L1) 내에서 노광광 (IL) 에 의해 조사되지 않은 영역을 비노광광으로 조사함으로써 렌즈 (L1) 에 대한 조사에너지를 회전대칭인 분포에 가깝게 한다.

도 21 은 렌즈 (L1) 에 도 11 의 비노광광 조사기구 (40) 와 동일한 조사기구를 사용하여 비노광광을 조사하는 경우를 나타내고, 이 도 21 에 있어서, 렌즈 (L1) 의 -X 방향 단부의 영역 (66R) 에 노광광 (IL) 이 조사되고, 그 영역 (66R) 과 함께 거의 회전대칭인 윤대상의 영역을 형성하는 7개의 영역 (67E, 67C, 67G, 67B, 67F, 67D, 67H) 에 각각 비노광광 (LBE, LBC, LBG, LBB, LBF, LBD, LBH) 가 조사된다. 이로써, 렌즈 (L1) 는 노광광 (IL) 및 비노광광 (LBB∼LBH) 에 의해 거의 회전대칭인 광량 분포로 조명되기 때문에, 노광을 계속한 후의 열팽창에 의해 도 21 의 X 축 (Y 축도 동일) 을 따른 단면도인 도 22 의 변형 후의 면 (G) 으로 나타내는 바와 같이 거의 회전대칭으로 변형한다. 따라서, 도 20 의 상태에서 발생하고 있는 비회전대칭인 수차가 회전대칭인 수차가 되어, 그 비회전대칭인 수차는 감소한다.

이러한 시야 조리개의 비회전대칭인 개구에 의한 비회전대칭인 열팽창은, 투영광학계 (14) 중의 레티클에 가까운 광학부재 (렌즈 등) 및 웨이퍼에 가까운 광학부재에서 일어나기 때문에, 비노광광은 레티클 또는 웨이퍼에 가까운 광학부재, 또는 레티클 및 웨이퍼 각각에 가까운 광학부재에 조사함으로써 효과가 커진다. 이 밖에, 본 예와 같이 시야 조리개 (8) 의 원래의 개구의 형상이 직사각형인 경우에는 그것에 의해 약간 비회전대칭인 수차가 발생한다. 이 경우, 도 21 에서는 렌즈 (L1) 상의 거의 직사각형인 영역 (8aR) 을 노광광 (IL) 이 조명하기 때문에, 예를 들어 영역 (8aR) 을 짧은 변 방향에 사이에 둔 2개의 영역 (67C, 67D) 에 비노광광 (LBC, LBD) 을 조사함으로써, 렌즈 (L1) 에 대한 입사에너지의 분포는 더 회전대칭에 가까워지기 때문에, 비회전대칭인 수차는 저감된다. 즉, 주제어계 (24) 는 시야 조리개 (8) 의 설정에 따라 비노광광 (LBA∼LBH) 의 적어도 일부를 투영광학계 (14) 내의 알맞은 광학부재 (렌즈 (1) 등) 에 조사할 수 있다. 이 경우도 비노광광 (LBA∼LBH) 의 조사영역의 위치, 형상, 사이즈는 실험이나 시뮬레이션에 의해 가능한 한 비회전대칭인 수차가 저감되도록 또는 비회전대칭인 수차가 발생하지 않도록 결정된다.

또, 레티클 (11) 의 패턴 존재율 (밀도분포) 의 차이에 의해 투영광학계 (14) 내의 소정 렌즈가 비회전대칭으로 열팽창되는 경우에도, 시야 조리개 (8) 의 개구의 형상이 비회전대칭의 경우와 마찬가지로 입사에너지가 전체로서 회전대칭인 분포에 가까워지도도록 비노광광을 조사함으로써 비회전대칭인 수차를 저감시킬 수 있다. 또, 레티클 (11) 상의 패턴에 의한 회절광에 의해 소정 렌즈가 비회전대 칭인 열분포가 되는 경우에도, 동일한 방법으로 비회전대칭인 수차를 저감시킬 수 있다. 즉, 주제어계 (24) 는 패턴의 분포, 위상시프트 패턴의 유무나 컨택트홀 패턴의 유무 등의 레티클 (11) 의 패턴의 특징에 맞춰 비노광광 (LBA∼LBH) 의 적어도 일부를 투영광학계 (14) 내의 알맞은 광학부재에 조사할 수 있다. 이 경우에도, 비노광광이 조사되는 광학부재, 비노광광의 조사영역의 위치, 형상, 사이즈는 실험이나 시뮬레이션에 의해 가능한 한 비회전대칭인 수차가 저감되도록 또는 비회전대칭인 수차가 발생하지 않도록 결정된다.

[비노광광의 조사량의 제어방법 (1)]

다음으로, 예를 들어 도 3(b 에 나타내는 X 방향의 다이폴 조명을 할 때, 도 11 의 비노광광 조사기구 (40) 로부터 투영광학계 (14) 내의 렌즈 (32) 에 비노광광 (LB) 을 조사하고, 비회전대칭인 수차로서의 센터 아스를 보정하는 경우의 비노광광 (LB) 의 조사량의 제어방법의 일례에 대하여, 도 23 의 플로차트를 참조하여 설명한다. 먼저, 비노광광 (LB) 의 조사량은 아래와 같이 하여 결정할 수 있다.

도 23 의 단계 101 에서, 도 1 의 투영노광장치로 노광하고, 단계 102 에서 시각 (t-Δt) 부터 현재의 시각 (t) 까지의 노광광 (IL) 의 조사량 P_E(t) 을 인터그레이터 센서 (6) 및 반사량 센서 (7) 를 통해 계측하여, 계측 데이터를 주제어계 (24) 내의 결상 특성 연산부에 입력한다. 또, 본 실시형태에서는 노광광 (IL) 의 편광상태가 가변인 경우에도 노광광 (IL) 의 투영광학계 (14) 에 대한 조사량을 정확하게 계측할 수 있는 것으로 한다. 예를 들어, 노광광 (IL) 을 랜덤성분으로 이루어지는 비편광광으로부터 거의 S 편광성분으로 이루어지는 직선편광광으로 변경한 경우에도, 투영광학계 (14) 에 대한 조사량이 정확하게 계측되어 주제어계 (24) 에 입력된다. Δt 는 임의의 샘플링 간격이고, 도 23 의 단계 101∼117 까지의 동작은 샘플링 간격 Δt 마다 반복하여 실행된다. Δt 는 예를 들어 10∼0.01sec 이다. 또, 설명의 편의상 단계 102 에서는 조사량 P_E(t) 은 P(t) 로 표시한다. 이 때, 그 결상 특성 연산부는 노광광 (IL) 의 조사량 P_E(t) 을 입력, 수차 변동 (여기에서는 센터 아스의 변동량) 을 출력으로 한 모델 1 과, 수차 변동을 입력, 비노광광 (LB) 의 조사량을 출력으로 한 모델 2 를 미리 구해 두고, 아래와 같이 하여 노광광 (IL) 및 비노광광 (LB) 에 의한 수차 변동으로부터 비노광광 (LB) 의 조사량을 결정한다. 이하에서는, 시각 (t) 에서의 노광광 (IL) 에 의한 센터 아스의 변동량의 계산값을 A_E(t), 비노광광 (LB) 에 의한 센터 아스의 변동량의 계산값을 A_I(t) 로 한다.

먼저, 단계 103 에 있어서 그 결상 특성 연산부는, 노광광 (IL) 의 조사량 P_E(t) 을 입력으로 하는 다음의 식 (이것이 모델 1 에 상당함) 을 사용하여 시각 (t) 에서의 노광광 (IL) 에 의한 센터 아스의 변동량의 계산값 A_E(t) 을 구한다.

[수학식 1]

단, 각 변수의 의미는 이하와 같다.

Δt : 샘플링 간격 (계산 간격) [sec]

A_E(t) : 시각 (t) 에서의 노광광에 의한 센터 아스 변동량 [m]

A_En(t) : 시각 (t) 에서의 노광광에 의한 센터 아스 변동량 [m]

(n＝A, B, C 성분＝X, Y, Z 성분)

T_En : 노광광에 의한 센터 아스 변동의 시정수 [sec]

(n＝A, B, C 성분)

S_En : 노광광에 의한 센터 아스 변동의 포화치 [m]

(n＝A, B, C 성분)

P_E(t) : 시각 (t-Δt)∼t 의 노광광의 조사량 [W]

다음 단계 104 에 있어서, 그 결상 특성 연산부는, (1A) 식과 동일한 모델을 사용하여 노광광에 의한 센터 아스의 변동치 이외의 보정대상수차, 예를 들어 포커스 F_E(t), 배율 M_E(t), 이미지면 만곡, C 자 디스토션, 코마수차 및 구면수차에 대해서도 동일하게 계산한다. 다음 단계 105 에 있어서, 전체 수차 중 비노광광 (LB) 의 조사에 의해 보정하는 수차 (여기에서는 센터 아스) 의 노광광 (IL) 에 의 한 변동량 A_E(t) 을 특정한다. 다음 단계 106 에 있어서, 노광광 (IL) 에 의한 센터 아스 변동량의 계산값 A_E(t) 과 비노광광 (LB) 에 의한 센터 아스 변동량의 계산값 A_I(t) 과의 차분 (＝A_E(t)-A_I(t)) 을, 새로 비노광광 (LB) 에 의해 보정하는 센터 아스의 변동량으로 한다. 또, 최초에는 A_I(t) 가 0 이다.

다음으로 그 결상 특성 연산부는 시각 (t) 의 다음 샘플링 간격 Δt 사이에 조사하는 비노광광 (LB) 의 조사량 P_I(t) 이 도 24 에 나타내는 바와 같이 A_I(t+Δt) 가 A_E(t) 에 이르도록 결정한다. 단, Δt 사이의 노광광 (IL) 에 의한 센터 아스 변동량 (＝ΔA_E(t＋Δt)-ΔA_E(t)) 는 충분히 작은 것으로 한다. 도 24 에 있어서, 가로축은 노광 개시후의 경과시간 T, 위 도면의 세로축은 센터 아스의 양, 아래 도면의 세로축은 비노광광 (LB) 의 조사량 IAPC[W] 이다. 그리고, 도 24 의 위 도면의 곡선 (68) 은 A_E(t) 의 변화를, 곡선 (69) 은 A_I(t) 의 변화를 각각 나타내고, 아래 도면의 사선을 친 면적 (70) 은 시각 t∼(t＋Δt) 사이의 비노광광 (LB) 의 조사에너지량을 나타내고 있다.

이 경우, 비노광광 (LB) 에 의한 센터 아스의 변동량 A_I(t＋Δt) 이 A_E(t) 에 이른다는 조건에서 다음 식이 성립된다.

[수학식 2]

따라서, 비노광광 (LB) 의 조사량 P_I(t) 은 다음 식 (모델 2) 으로 계산할 수 있다.

[수학식 3]

또, 비노광광 (LB) 이 조사되는 영역 (본 예에서는 8개) 을 m＝A1, A2, … 로 나타내고, 도 14 의 Y 방향의 2개의 영역을 m＝A1, m＝A2 로 나타내면, 이들 영역에서의 비노광광 (LB) 의 조사량 P_Im(t) (m＝A1, A2) 은 다음과 같아진다.

P_IA1(t)＝P_IA2(t)＝P_I(t)/2 …(3)

단, (1) 식∼(3) 식에서의 각 변수의 의미는 이하와 같다.

Δt : 샘플링 간격 (계산 간격) [sec]

A_E(t) : 시각 (t) 에서의 노광광에 의한 센터 아스 변동량 [m]

A_I(t) : 시각 (t) 에서의 비노광광에 의한 센터 아스 변동량 [m]

A_In(t) : 시각 (t) 에서의 비노광광에 의한 센터 아스 변동량 [m]

(n＝A, B, C 성분)

T_In : 비노광광에 의한 센터 아스 변동의 시정수 [sec]

(n＝A, B, C 성분)

S_In : 비노광광에 의한 센터 아스 변동의 포화치 [m/W]

(n＝A, B, C 성분)

P_I(t) : 시각 t∼t＋Δt 의 비노광광 조사량 [W]

P_Im(t) : 시각 t∼t＋Δt 의 비노광광의 각 영역에 대한 조사량 [W]

(m＝A1, A2)

구체적으로 그 결상 특성 연산부는, 단계 107 에 있어서 (2) 식 (모델 2) 을 기억부에서 읽어내고, 단계 108 에 있어서 (2) 식으로부터 비노광광 (LB) 의 조사량 P_I(t) 을 계산하고, (3) 식으로부터 각 영역에 대한 비노광광 (LB) 의 조사량 P_Im(t) 을 계산한다. 계산결과는 주제어계 (24) 내에서 결상 특성 연산부로부터 결상 특성 제어부에 공급된다.

다음 단계 109 에 있어서, 그 결상 특성 제어부는 도 11 의 비노광광 조사기구 (40) 를 개재하여 렌즈 (32) 의 각 영역에 비노광광 (LB) 을 조사량 P_Im(t) 으로 샘플링 간격 Δt 사이만큼 조사시킨다. 다음 단계 110 (실질적으로 단계 109 와 병행하여 실행되고 있음) 에 있어서, 도 11 의 제어부 (41B) 는 광전센서 (52A∼52H) 를 개재하여 그 간격 Δt 사이의 각 영역에 대한 비노광광 (LB) 의 실제 조 사량 P_IR(t) 을 계측하여, 계측결과를 주제어계 (24) 내의 결상 특성 연산부에 공급한다. 그 결상 특성 연산부는, 비노광광 (LB) 의 조사량 P_IR(t) 보다 (1A) 식 (모델 1) 과 동일한 모델 3 을 사용하여 (단계 111), 비노광광 (LB) 의 조사에 의한 수차 변동량을 계산한다 (단계 112). 비노광광의 조사에 의한 수차 변동의 계산에 사용하는 조사량으로는, 실제로 계측된 조사량 P_IR(t) 의 간격 Δt 중의 평균치, 그 간격 Δt 중의 대표치, 또는 그 조사량의 제어목표치 P_I(t) 중 어느 하나이면 된다. 단, 실측한 조사량 P_IR(t) 을 사용할 때에는, 비노광광 (LB) 의 목표조사량 (수차를 보정하는 데 필요한 조사량) 과 실제 조사량이 틀린 경우에 그 어긋남량이 다음 목표조사량에 반영되기 때문에, 조사량 제어 정밀도가 수차에 미치는 영향을 저감시킬 수 있다. 또, 비노광광 (LB) 에 의한 수차 변동의 계산은, 노광광 (IL) 으로 계산하고 있는 수차와 동일한 수차에 대하여 실시하는 것으로 한다. 즉, 단계 112 에 있어서 그 결상 특성 연산부는, 비노광광 (LB) 의 조사에 의해 보정한 비회전대칭인 보정대상 수차의 변동량 (여기에서는 센터 아스 변동량 A_I(t)) 및 비노광광 (LB) 의 조사에 의해 발생한 회전대칭인 보정대상 수차의 변동량, 예를 들어 포커스 F_I(t), 배율 M_I(t), 이미지면 만곡, C 자 디스토션, 코마수차 및 구면수차를 계산한다.

계속해서 그 결상 특성 연산부는, 비노광광 (LB) 의 조사에 의해 보정한 비회전대칭인 보정대상 수차의 변동량 (센터 아스 변동량 A_I(t)) 을 분리하여 (단계 113), 그 센터 아스 변동량 A_I(t) 을 단계 106 에서 수차 변동을 계산할 때 사용한다. 다음 단계 114 에 있어서, 그 결상 특성 연산부는 단계 112 에서 계산한 비노광광 (LB) 의 조사에 의해 발생한 회전대칭인 수차의 변동량 (포커스 F_I(t), 배율 M_I(t), 이미지면 만곡 등) 과, 단계 104 에서 계산해 둔 노광광 (IL) 의 조사에 의해 발생한 회전대칭인 수차의 변동량 (포커스 F_E(t), 배율 M_E(t), 이미지면 만곡 등) 을 가산한다. 가산 후의 포커스 F(t), 배율 M(t) 등은 이하와 같다.

F(t)＝F_E(t)＋F_I(t) …(4A)

M(t)＝M_E(t)＋M_I(t) …(4B)

다음 단계 115 에 있어서, 주제어계 (24) 내의 결상 특성 연산부는, 가산 후의 회전대칭인 수차의 변동량 내에서 비노광광 (LB) 이외를 사용하여 보정하는 수차의 변동량, 즉 도 1 의 결상 특성 보정기구 (16) 를 사용하여 보정하는 수차의 변동량 (F(t), M(t) 등) 의 정보를 결상 특성 제어부에 공급한다. 다음 단계 116 에 있어서, 그 결상 특성 제어부는 그 수차의 변동량 (F(t), M(t) 등) 을 보정하기 위한 결상 특성 보정기구 (16) 의 구동량, 즉 본 예에서는 도 2 의 렌즈 (L1∼L5) 의 구동량을 종래부터 알려져 있는 방법으로 산출하여 그 구동량의 정보를 도 2 의 제어부 (17) 에 공급한다. 이에 따라 단계 117 에서 제어부 (17) 가 렌즈 (L1∼L5) 를 구동함으로써, 회전대칭으로 보정대상의 수차가 보정된다. 단, 이 때에 센터 아스는 단계 109 에서의 비노광광 (LB) 의 조사에 의해 보정된 다. 그 후, 동작은 단계 101 로 되돌아가 노광이 종료될 때까지 노광 및 수차보정 동작이 반복된다.

이와 같이 본 예에 의하면, 소정의 샘플링 간격 Δt 으로 노광광 (IL) 의 조사량의 계측치에 기초하여 비회전대칭인 수차의 변동량이 계산되어, 그것을 상쇄하는 비회전대칭인 수차를 발생하도록 비노광광 (LB) 의 조사량이 설정되어 있다. 따라서, 비노광광 (LB) 의 조사량을 용이하고 정확하게 계산할 수 있고, 그 결과 비회전대칭인 수차를 매우 적게 할 수 있다. 또한, 비노광광 (LB) 의 조사에 의해 발생하는 회전대칭인 수차는 노광광 (IL) 의 조사에 의해 발생하는 회전대칭인 수차와 함께 결상 특성 보정기구 (16) 에 의해 보정하고 있기 때문에, 수차의 변동량은 매우 적어져 항상 양호한 결상 특성이 유지된다.

또, 비노광광 (LB) 의 조사에 의한 센터 아스 변동이 노광광 (IL) 의 조사에 의한 센터 아스 변동보다 시정수가 느린 경우, 예를 들어 도 14 의 렌즈 (32) 상의 X 방향의 다이폴 조명 (노광광 (IL)) 에 의해 조명되는 영역 (34A) 을 비노광광으로 조사함으로써 센터 아스를 보정하는 것도 생각할 수 있다.

[비노광광의 조사량의 제어방법 (2)]

다음으로, 도 23 의 비노광광의 조사량의 제어방법의 변형예에 대하여 도 25 의 플로차트를 참조하여 설명한다. 본 예에서도 거의 도 1 의 투영노광장치와 동일한 투영노광장치를 사용하여 노광을 하는데, 본 예에서는 비노광광 (LB) 이 조사되는 렌즈 (32) 에 온도센서 (도시생략) 를 형성해 두고 렌즈 (32) 측면의 예를 들어 8개에서 실제 온도변화를 계측한다. 또, 그 온도센서로는 서미스터 등의 접촉형 온도검출소자 외에 예를 들어 적외선을 검출함으로써 거의 도 11 의 비노광광 (LBA∼LBH) 이 조사되는 영역의 온도를 비접촉으로 직접 계측하는 적외선 센서 (모니터) 등을 사용해도 된다.

이 변형예에서는, 도 25 의 단계 101 의 노광에 계속해서 단계 102∼104 의 노광량의 계측으로부터 수차 변동량의 계산까지의 동작과 병행하여 단계 119 에서 도 1 의 투영광학계 (14) 중의 렌즈 (32) 의 온도 T(t) 를 실측하고, 계측데이터를 주제어계 (24) 내의 결상 특성 연산부에 공급한다. 예를 들어 다이폴 조명을 하는 경우의 온도 T(t) 는 도 14 의 렌즈 (32) 의 X 축을 따른 영역 (34A) 의 외측 측면의 온도와 Y 축을 따른 영역 (63C, 63D) 의 외측 측면의 온도와의 차분이다. 이 경우, 미리 투영광학계 (14) 내의 렌즈 (32) 의 온도 T(t) 를 입력으로 하고 비회전대칭인 수차 (여기에서는 센터 아스) 의 변동량을 출력으로 한 새로운 모델 2 을 구해 두고, 그 결상 특성 연산부는 단계 119 에 계속되는 단계 107 에서 그 새로운 모델 2 를 사용하여 센터 아스의 변동량을 구한다. 다음 단계 108 에 있어서, 그 결상 특성 연산부는 (2) 식으로부터 비노광광 (LB) 의 조사량 P_I(t) 을 계산한다. 이 이후의 단계 108∼112 및 단계 104 및 112 에 계속되는 단계 114∼117 의 동작은 도 23 의 예와 같다. 이 도 25 의 변형예에서는, 단계 119 에서 계측되는 렌즈 (32) 의 온도 T(t) 에는 노광광 (IL) 의 조사에 의한 영향과 함께 비노광광 (LB) 의 조사에 의한 영향이 포함되어 있기 때문에, 도 23 의 예와 같이 단계 106 에 있어서 단계 105 에서 계산한 노광광에 의한 수차 변동과 단계 113 에 서 계산한 비노광광에 의한 수차 변동과의 차분을 구할 필요는 없다. 따라서, 복잡한 계산을 하지 않고도 비회전대칭인 수차를 보정할 수 있다.

[비노광광의 조사량의 제어방법 (3)]

다음으로, 도 25 의 비노광광 조사량의 제어방법의 변형예에 대하여 도 26 의 플로차트를 참조하여 설명한다. 본 예에서도 거의 도 1 의 투영노광장치와 동일한 투영노광장치를 사용하여 노광하는데, 본 예에서는 예를 들어 Z 틸트 스테이지 (19) 상에 투영광학계 (14) 의 이미지 (공간 이미지) 를 화상처리 방식으로 계측하기 위한 공간 이미지 센서가 형성된다. 그리고, 이 변형예에서는 도 26 에 있어서 도 25 의 단계 119 에 대응하는 동작이 단계 120 으로 치환되어 있다. 그 단계 120 에 있어서, 예를 들어 그 공간 이미지 센서를 사용하여 비노광광 (LB) 의 조사에 의해 보정하는 수차 (여기에서는 센터 아스) 의 노광광 (IL) 의 조사에 의한 변동량 A_E(t) 을 계측한다. 그러기 위해서는, 일례로서 레티클 (11) 상에 X 방향 및 Y 방향의 L&S 패턴을 형성해 두고, 단계 120 에서 그 L&S 패턴을 투영광학계 (14) 의 광축 (AX) 상으로 이동시켜 그들의 투영 이미지의 포커스 위치를 교대로 구하면 된다. 또, 실제로는 단계 120 의 수차 변동량의 계측은 단계 101 의 노광과 동시이거나 또는 매우 미소한 지연 시간 (예를 들어 1msec 정도) 으로 계측하는 것이 바람직하다. 또, 단계 120 에 계속되는 단계 107 에서 사용되는 모델 2 는, 수차 변동량의 실측값을 입력, 비노광광의 조사량을 출력으로 한 모델이며, 이것을 사용하여 단계 108 에서 비노광광의 조사량이 결정된다. 이 이후 의 수차보정동작은 도 25 의 예와 같다.

또, 상기 서술한 공간 이미지 센서는, 예를 들어 일본 공개특허공보 2002-14005호 (대응 미국 특허공개 2002/0041377호) 에 개시되어 있는 것을 사용할 수 있으며, 본 국제출원에서 지정 또는 선택된 나라의 법령으로 허용되는 한에서 그 개시를 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.

이 변형예에 의하면, 보정대상의 수차의 변동량을 실측하고 있기 때문에 비노광광의 조사에 의해 그 수차를 고정밀도로 보정할 수 있다.

[비노광광의 조사량의 제어방법 (4)]

이 제어방법에서는, 도 1 에서 노광 중 계속하여 인터그레이터 센서 (6) 및 반사량 센서 (7) 를 사용하여 투영광학계 (14) 를 통과하는 노광광 (IL) 의 조사량을 계측한다. 그리고, 도 11 의 비노광광 조사기구 (40) 를 사용하여, 단순히 노광광 (IL) 의 조사량과 동일하거나 또는 소정의 비례계수를 곱해 얻어지는 조사량만큼 비노광광 (LB) 을 조사한다. 이 때, 조명 조건마다, 발생하는 비회전대칭인 수차가 가능한 한 작아지도록 도 11 의 8개의 비노광광 (LBA∼LBH) 의 조사량의 노광광 (IL) 의 조사량에 대한 비례계수를 구해두면 된다. 또, 회전대칭인 수차의 보정방법은 상기 제어방법과 동일하다. 이 제어방법에서는, 비회전대칭인 수차를 완전히 보정할 수는 없지만 그 수차를 저감시킬 수 있다. 또, 조사량의 제어방법이 간단하다.

상기 서술한 비노광광의 조사량의 제어방법 (1)∼(4) 는 각종 수차의 허용치, 패턴의 전사정밀도 등에 맞추어 복수의 제어방법을 조합하여 사용해도 되고, 각각의 제어방법을 선택할 수 있도록 해도 된다.

[비노광광의 조사타이밍, 캘리브레이션, 비노광광의 발광정지]

비노광광의 조사타이밍으로는 이하와 같은 타이밍을 생각할 수 있다. 단, 비노광광의 조사량은 상기 제어방법으로 결정된다.

(1) 수차 변동에 따라 조사한다.

(2) 노광광의 조사와 동기하여 비노광광을 조사한다.

(3) 도 1 의 웨이퍼 스테이지 (20) 의 스테핑 중에 비노광광을 조사한다.

(4) 웨이퍼 교환 중에 조사한다.

(5) 수차 변동이 임계값 이상이 되었을 때 조사한다. 수차 변동은 실측값 또는 계산값으로 임계값과 비교한다.

(6) 조명조건을 전환할 때 조사한다.

(7) 항상 조사한다.

또, 비노광광 (LB) 의 조사량과 수차 변동의 모델을 사용하여 수차를 보정하는 경우, 광섬유, 광학계 등의 경시 변화에 의해 그 모델이 변하는 것을 생각할 수 있다. 그 경우, 비노광광을 조사하여 그 때의 수차 변동을 계측함으로써 새로운 모델을 구할 수 있다. 이로써 그 모델의 캘리브레이션을 실시할 수 있다.

또한 비노광광을 도광하는 광학계에 어떠한 문제가 있어, 비노광광이 투영광학계 (14) 의 렌즈에 조사되어야 하는데 조사되지 않은 상태가 일정 시간 이상 계속된 경우, 도 1 의 주제어계 (24 ; 판정장치) 는 광원계 (41) 로부터의 비노광광의 조사를 정지시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 주제어계 (24) 는 비노광 광 (LBA∼LBH) 의 렌즈 (32) 에 대한 조사 중에 광전센서 (52A∼52H) 의 적어도 하나로 검출되는 광량이 소정량 이하가 된 경우에, 광섬유 묶음 (46A∼46H) 의 단선이나 열화가 생겼다고 판단하여, 광원계 (41) 로부터의 비노광광의 조사를 정지시킬 수 있다. 이 경우, 조사기구 (44A∼44H) 의 입사측에 셔터 부재 등을 형성헤 두어 비노광광 (LBA∼LBH) 의 광로를 차단하도록 해도 된다.

[비회전대칭인 수차가 잔류하는 경우]

비노광광의 조사량 부족이나 또는 비노광광의 샘플링 간격이 너무 긴 경우 등의 영향으로 비회전대칭인 수차가 잔류하게 되는 경우에는, 일례로서 더 고정밀도인 노광이 요구되는 패턴으로 수차가 적어지도록 포커스 위치 등을 제어해도 된다. 예를 들어 센터 아스가 잔류하고 있을 때 X 방향의 L&S 패턴의 수차를 Y 방향의 L&S 패턴에 비하여 고정밀도로 보정할 필요가 있는 경우에는, 웨이퍼면의 포커스 위치를 X 방향의 L&S 패턴의 이미지의 포커스 위치에 맞춰 제어함으로써 Y 방향의 L&S 패턴에는 디포커스가 발생하지만, X 방향의 L&S 패턴의 이미지는 베스트 포커스 위치에서 노광할 수 있다.

[노광광의 조사 이외에 의한 비회전대칭인 수차 등에 대하여]

투영광학계 (14) 주위의 기압변화, 온도변화 및 투영광학계 (14) 의 조정오차 등의 노광광의 조사 이외의 요인에 의해 발생하는 비회전대칭인 수차에 대해서도, 잔류하고 있는 수차에서 비노광광의 조사량을 결정함으로써 그 수차를 보정하는 것이 가능하다. 기압변화나 온도변화의 경우에는, 그들의 변화와 수차변화의 모델을 미리 구해 둠으로써 그들의 변화에 기인하는 수차를 보정하는 것이 가능 하다. 투영광학계 (14) 조정 후의 잔류수차라면, 그 수차를 계측하여 그 수차를 상쇄하도록 비노광광을 항상 발광시킴으로써 보정할 수 있다. 항상 발광시키는 것이 위험한 경우에는 노광동작으로 이동한 시점, 예를 들어 웨이퍼 반송 중에 비노광광의 조사를 개시하여 노광동작 중에만 비노광광을 조사하는 것으로 해도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태에서 광섬유 묶음 (46A∼46H) 이나 조사기구 (44A∼44H) 의 적어도 일부는 투영광학계 (14) 근방에 배치되어 있기 때문에, 투영광학계 (14) 에 열적인 영향을 주지 않도록 그것을 단열재로 덮거나 온도조절기구로 온도 조정하는 것이 바람직하다.

또, 상기 서술한 실시형태에서는, 비회전대칭인 수차로서 주로 센터 아스를 보정하는 경우에 대하여 설명하고 있지만, 투영광학계 (14) 의 일부의 광학부재에 비노광광을 조사함으로써 센터 아스 이외의 비회전대칭인 수차, 예를 들어 X 방향과 Y 방향의 배율차나 이미지 시프트 등도 조정할 수 있다. 이 경우, 비노광광 (LB) 을 조사하는 광학부재는 투영광학계 (14) 의 동공면 근방의 광학부재에 한하지 않고 조정대상으로 하는 비회전대칭인 수차를 효과적이고 효율적으로 조정 (보정) 할 수 있는 것을 고르는 것이 바람직하다.

또, X 방향과 Y 방향의 배율차 등의 비회전대칭인 수차를 조정하기 위해 레티클 (R) 에 빛을 조사하여 레티클 (R) 의 신축상태를 조정해도 된다.

또, 상기 서술한 각 실시형태에 있어서, 조사기구 (44A∼44H) 내에 편광판을 배치하고, 투영광학계 (14) 의 일부의 광학부재 (렌즈 (32)) 에 조사하는 비노광광 (LB) 을 P 편광성분 또는 S 편광성분으로 이루어지는 직선편광광으로 할 수도 있다. 이 경우, 편광판으로 분리된 직선편광광의 일부를 광전센서 (52A∼52H) 에 입사시켜, 그 검출결과에 기초하여 비노광광 (직선편광광 ; LB) 의 조사량을 제어하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 광원계 (41) 와 조사기구 (44A∼44H) 사이의 광섬유 묶음 (46A∼46H) 에서 비노광광 (LBA∼LBH) 의 편광상태가 변화하였다고 해도 투영광학계 (14) 의 일부의 광학부재 (렌즈 (32)) 에 조사하는 비노광광 (직선편광광 ; LB) 의 조사량을 고정밀도로 제어하는 것이 가능해진다. 그리고, 비노광광 (LB) 으로서 직선편광광을 사용하는 경우에는, P 편광성분으로 이루어지는 직선편광광을 사용하는 것이 바람직하다. P 편광성분으로 이루어지는 직선편광광은 입사면 (렌즈 (32) 의 렌즈면) 에서의 반사가 적기 때문에, 투영광학계 (14) 의 일부의 광학부재 (렌즈 (32)) 에 조사하는 비노광광 (LB) 의 조사량을 더 고정밀도로 제어하는 것이 가능해진다. 또, 편광판으로는 편광 프리즘이나 편광 필터도 사용할 수 있다. 또, 편광판에 의해 분리된 사용되지 않은 다른 편광성분의 빛은 외부로 배출된다. 이 경우, 편광판에 의해 분리된 다른 편광성분의 빛이 투영광학계 (14) 등에 열적인 악영향을 미치지 않도록 구리관 등을 사용하여 폐열처리하는 것이 바람직하다.

또, 상기 서술한 실시형태에서는 투영광학계 (14) 의 일부의 렌즈 (32) 에 비노광광 (LB) 을 조사하도록 하고 있지만, 투영광학계 (14) 로서 반사소자와 굴절소자를 포함하는 구성의 반사굴절형 투영광학계나 반사소자로 구성된 반사형 투영광학계를 사용할 수도 있다. 이 경우, 투영광학계 일부의 반사소자의 노광광 (IL) 이 입사할 수 있는 영역 (유효영역) 내에 비노광광 (LB) 을 조사하는 것이 바람직하다.

또, 반사소자와 굴절소자를 포함하는 구성의 반사굴절형 투영광학계를 사용하는 경우, 레티클 (R) 이나 웨이퍼 (W) 에 가까운 렌즈에서는 일방측으로 치우친 영역을 노광광 (IL) 이 통과하기 때문에 비회전대칭인 수차 (이미지 시프트 등) 가 생기기 쉬워지는데, 이 경우도 투영광학계의 일부의 광학부재에 비노광광 (LB) 을 조사함으로써 그 비회전대칭인 수차를 조정할 수 있다.

또, 비노광광을 조사하는 영역은 광학계에서 확대 또는 축소되거나 또는 시야 조리개의 개구형상의 변경 등에 의해 그 형상을 바꿀 수 있다. 또한 비노광광 조사기구의 광학계를 가동인 것으로 하는 것도 가능하다. 이로써 더욱 다양한 조명조건 (동공면 근방에서의 노광광의 통과영역), 시야 조리개의 개구형상 또는 레티클의 패턴존재율의 차이 등에 대응할 수 있다.

또, 상기 실시형태의 투영노광장치는, 복수의 렌즈로 구성되는 조명광학계, 투영광학계를 노광장치 본체에 장착하고 광학조정하여 다수의 기계부품으로 이루어지는 레티클 스테이지나 웨이퍼 스테이지를 노광장치 본체에 부착하여 배선이나 배관을 접속하고, 다시 종합조정 (전기조정, 동작확인 등) 함으로써 제조할 수 있다. 또, 그 노광장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린 룸에서 실시하는 것이 바람직하다.

또한 상기 실시형태의 투영노광장치를 사용하여 반도체 디바이스를 제조하는 경우, 이 반도체 디바이스는 디바이스의 기능·성능설계를 하는 단계, 이 단계에 기초하여 레티클을 제조하는 단계, 규소 재료로 웨이퍼를 형성하는 단계, 상기 실시형태의 투영노광장치에 의해 얼라인먼트하여 레티클의 패턴을 웨이퍼에 노광하는 단계, 에칭 등의 회로패턴을 형성하는 단계, 디바이스 조립 단계 (다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함) 및 검사 단계 등을 거쳐 제조된다.

또, 본 발명은 주사노광형 투영노광장치뿐만 아니라 스테퍼 등의 일괄노광형 투영노광장치로 노광하는 경우에도 마찬가지로 적용할 수 있다. 또한 반사광학계와 굴절광학계를 포함하는 투영광학계를 사용하는 노광장치나, 예를 들어 국제공개(WO) 제99/49504호 등에 개시되는 액침형 노광장치와 같이 액체를 통하여 웨이퍼에 노광광을 조사하는 노광장치에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명의 노광장치의 용도로는 반도체 디바이스 제조용 노광장치에 한정되지 않고, 예를 들어 각형 유리플레이트에 형성되는 액정표시소자, 또는 플라즈마 디스플레이 등의 디스플레이 장치용 노광장치나 촬상소자 (CCD 등), 마이크로머신, 박막자기헤드 및 DNA 칩 등의 각종 디바이스를 제조하기 위한 노광장치에도 널리 적용할 수 있다. 그리고 본 발명은, 각종 디바이스의 마스크 패턴이 형성된 마스크 (포토마스크, 레티클 등) 를 포토리소그래피 공정을 사용하여 제조할 때의 노광공정 (노광장치) 에도 적용할 수 있다.

또, 본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되지 않으며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 구성을 취할 수 있는 것은 물론이다.

또한 본원은, 2003년 8월 28일에 출원된 일본 특허출원 2003-209211호에 대하여 우선권을 주장하는 것이며, 그 내용을 여기에 원용한다.

산업상 이용가능성

본 발명의 디바이스 제조방법에 의하면, 예를 들어 다이폴 조명이나 소 σ 조명 등을 사용하더라도 결상 특성을 항상 양호한 상태로 유지할 수 있기 때문에, 고집적도의 디바이스를 높은 스루풋으로 제조할 수 있다.

Claims (39)

1. 전사용 패턴이 형성된 제 1 물체를 제 1 광빔으로 조명하고, 상기 제 1 광빔으로 상기 제 1 물체 및 투영광학계를 통해 제 2 물체를 노광하는 노광방법으로서,

   상기 제 1 물체 및 상기 투영광학계의 적어도 일부에 상기 제 1 광빔과 상이한 파장역의 제 2 광빔을 조사하여 상기 투영광학계의 결상 특성을 보정하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 광빔에 의해 상기 제 1 물체 및 상기 투영광학계의 적어도 일부가 비회전대칭인 광량 분포로 조명되고,

   상기 제 1 광빔의 조명에 의해 발생하는 상기 투영광학계의 비회전대칭인 수차를 보정하도록 상기 제 2 광빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 1 광빔은 상기 투영광학계의 동공면 (瞳面) 부근의 소정 광학부재에 대하여 제 1 방향에 거의 대칭인 2개의 영역에 조사되고,

   상기 제 2 광빔은 상기 광학부재에 대하여 상기 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향에 거의 대칭인 2개의 영역에 조사되는 것을 특징으로 하는 노광방법.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 1 광빔에 의해 비회전대칭인 광량 분포로 조명되는 광학부재와, 상기 제 2 광빔이 조사되는 광학부재는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 노광방법.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 2 광빔의 조사에 의해, 비회전대칭인 수차를 회전대칭의 수차로 변환하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제 2 광빔의 조사에 의해 발생하는 상기 투영광학계의 회전대칭인 수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 1 광빔의 조사량에 따라 상기 제 2 광빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 제 1 광빔의 조사량에 기초하여 비회전대칭인 수차의 발생량을 계산하고,

   그 계산결과에 기초하여 상기 제 2 광빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 노 광방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 광빔은 각각 펄스광이고, 상기 제 1 광빔의 발광 타이밍에 동기하여 상기 제 2 광빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
10. 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 1 광빔의 조사에 의해 발생하는 비회전대칭인 수차의 변화를 상쇄하도록 상기 제 2 광빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 1 광빔의 조명에 의한 상기 제 1 물체 및 상기 투영광학계의 적어도 일부 부재의 온도변화를 모니터하고,

    그 모니터 결과에 기초하여 상기 제 2 광빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
12. 제 2 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 투영광학계의 비회전대칭인 수차를 계측하고,

    그 계측결과에 기초하여 상기 제 2 광빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
13. 제 2 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 1 광빔에 의한 조명조건을 전환하였을 때 발생하고 있는 비회전대칭인 수차를 상쇄하도록 상기 제 2 광빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
14. 제 2 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 2 광빔을 조사해도, 비회전대칭인 수차가 잔존하였을 때 더 고정밀도인 노광이 요구되는 방향의 수차에 맞추어 노광조건을 조정하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 2 광빔이 조사되는 부분 직전에서 상기 제 2 광빔의 광량을 모니터하고, 그 모니터 결과에 기초하여 상기 제 2 광빔의 조사량을 제어하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
16. 제 1 항에 있어서,

    상기 투영광학계 주위의 기압 또는 온도의 변동으로 발생하는 비회전대칭인 수차를 상쇄하도록 상기 제 2 광빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
17. 제 1 항에 있어서,

    상기 투영광학계의 조정으로 잔류한 정적인 비회전대칭인 수차를 상쇄하도록 상기 제 2 광빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
18. 제 1 항에 있어서,

    상기 제 1 물체의 패턴의 밀도분포로 발생하는 비회전대칭인 수차를 상쇄하도록 상기 제 2 광빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 1 광빔에 의한 조명이 행해지지 않는 기간에, 상기 제 2 광빔의 조사를 정지하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 2 광빔은 소정 광학부재에 조사되고, 그 광학부재에 의해 90% 이상의 에너지가 흡수되는 것을 특징으로 하는 노광방법.
21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 2 광빔은 탄산 가스 레이저광인 것을 특징으로 하는 노광방법.
22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 2 광빔은 상기 투영광학계의 일부를 구성하는 소정 렌즈의 렌즈면에 조사되는 것을 특징으로 하는 노광방법.
23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 2 광빔은 상기 투영광학계의 일부를 구성하는 소정 렌즈에 상기 투영광학계의 일부를 구성하는 다른 광학부재를 개재시키지 않고 조사되는 것을 특징으로 하는 노광방법.
24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 기재된 노광방법을 사용하여 디바이스의 패턴을 물체 상에 전사하는 공정을 포함하는 디바이스 제조방법.
25. 제 1 광빔으로 전사용 패턴이 형성된 제 1 물체를 조명하고, 상기 제 1 광빔으로 상기 제 1 물체 및 투영광학계를 통해 제 2 물체를 노광하는 노광장치로서,

    상기 제 1 물체 및 상기 투영광학계의 적어도 일부에 상기 제 1 광빔과 상이한 파장역의 제 2 광빔을 조사하는 조사기구를 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치.
26. 제 25 항에 있어서,

    상기 제 1 광빔에 의해 상기 제 1 물체 및 상기 투영광학계의 적어도 일부가 비회전대칭인 광량 분포로 조명되고,

    상기 제 1 광빔의 조명에 의해 발생하는 상기 투영광학계의 비회전대칭인 수차를 보정하도록 상기 조사기구를 개재하여 상기 제 2 광빔을 조사하는 제어장치를 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치.
27. 제 26 항에 있어서,

    상기 제 1 광빔은 상기 투영광학계의 동공면 부근의 소정 광학부재에 대하여 제 1 방향에 거의 대칭인 2개의 영역에 조사되고,

    상기 조사기구는 상기 광학부재의 상기 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향에 거의 대칭인 2개의 영역에 상기 제 2 광빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
28. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,

    상기 투영광학계의 회전대칭인 수차를 보정하기 위한 수차보정기구를 추가로 구비하고,

    상기 제어장치는 상기 조사기구 및 상기 수차보정기구의 동작을 제어하여 상기 투영광학계의 수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
29. 제 26 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 1 광빔의 조사량을 모니터하는 제 1 광전센서를 추가로 구비하고,

    상기 제어장치는 상기 제 1 광전센서의 검출결과에 기초하여 상기 조사기구를 개재하여 상기 제 2 광빔의 조사량을 제어하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
30. 제 26 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 1 물체 및 상기 투영광학계의 적어도 일부 부재의 온도를 계측하는 온도센서를 추가로 구비하고,

    상기 제어장치는 상기 온도센서의 검출결과에 기초하여 상기 조사기구를 개재하여 상기 제 2 광빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
31. 제 26 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 2 광빔이 조사되는 부분 직전에서 상기 제 2 광빔의 광량을 모니터하는 제 2 광전센서를 추가로 구비하고,

    상기 제어장치는 상기 제 2 광전센서의 검출결과에 기초하여 상기 제 2 광빔의 조사량을 제어하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
32. 제 25 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 투영광학계 주위의 기압 및 온도를 포함한 환경조건을 계측하는 환경센서를 추가로 구비하고,

    상기 환경센서의 계측결과에 기초하여 상기 제 2 광빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
33. 제 25 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 1 광빔에 의한 조명이 행해지지 않는 기간에, 상기 제 2 광빔의 조 사를 정지하는 판정장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
34. 제 25 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 투영광학계를 유지하는 경통은 상기 제 2 광빔을 유도하기 위한 개구부를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
35. 제 34 항에 있어서,

    상기 경통은 상기 경통을 지지하기 위한 플랜지부를 갖고, 상기 개구부는 상기 플랜지부 또는 그 근방에 형성되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
36. 제 25 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 2 광빔은 탄산 가스 레이저광인 것을 특징으로 하는 노광장치.
37. 제 25 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 2 광빔은 상기 투영광학계의 일부를 구성하는 소정 렌즈의 렌즈면에 조사되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
38. 제 25 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 2 광빔은 상기 투영광학계의 일부를 구성하는 소정 렌즈에, 상기 투영광학계의 일부를 구성하는 다른 광학부재를 개재시키지 않고 조사되는 것을 특징 으로 하는 노광장치.
39. 제 25 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 기재된 노광장치를 사용하여 디바이스의 패턴을 물체 상에 전사하는 공정을 포함하는 디바이스 제조방법.

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